[發明專利]一種直驅式渦旋機側向接觸力控制方法

在審

• 申請號: 202310215915.3
• 申請日: 2023-03-02
• 公開（公告）號: CN116292279A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 周阿鎮;瞿曉;方顥;蔡炯炯
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: F04C18/02
• 分類號: F04C18/02;F04C28/28;F04C29/00
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 周希良

1.一種直驅式渦旋機側向接觸力控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1.讀取電機運行之后渦旋機的動渦盤在XY坐標系下的變量信息v_x、v_y、s_x、s_y、f_cx、f_cy，并進行坐標變換映射到法向-切向坐標系即n-t坐標系，得到當前速度v_t、實際的位置s_n、當前接觸力f_cn；其中，v_x、v_y為速度分量，s_x、s_y為位置，f_cx、f_cy為推力；

S2.給定一個期望的法向接觸力f_dn，其與當前接觸力f_cn進行疊加，通過阻抗控制器產生位置的修訂量

S3.位置的修訂量與期望的位置進行疊加運算，產生位置的參考值

S4.位置的參考值與實際的位置s_n進行疊加運算，產生偏差值

S5.偏差值通過位置閉環控制得到電流分量i_qn；

S6.給定一個切向參考速度其與當前速度v_t進行疊加，產生偏差值

S7.偏差值通過速度閉環控制得到電流分量i_qt；

S8.法向-切向坐標系下的電流分量i_qn、i_qt通過坐標變換得到XY坐標系下的電流分量i_qx、i_qy；

S9.根據步驟S8得到的電流分量，電機驅動渦旋機的動渦盤運動；

S10.判斷是否達到法向期望的接觸力f_dn，若是，則返回步驟S1；若否，則執行步驟S11；

S11.判斷接觸力是否過大或過小而造成故障，若否，則返回步驟S1；若是，則停止。

2.如權利要求1所述的一種直驅式渦旋機側向接觸力控制方法，其特征在于，步驟S1中，由XY坐標系變換為法向-切向坐標系，變量信息的具體變換如下：

動渦盤平動過程中的速度在n-t坐標系下的投影成法向和切向兩個分量，其中，速度的法向分量v_n＞0表示平動半徑增大，反之減小；速度的切向分量v_t＞0表示平動是按逆時針方向進行，反之平動按順時針方向進行；

定義XY坐標系的速度分量v_x，v_y與n-t坐標系中的速度分量v_n，v_t的關系如式(7)所示：

動渦盤所受的推力由電機產生，推力與電機的q軸電流有關；X向電機的q軸電流記作i_qx，Y向電機的q軸電流記作i_qy；定義i_qx，i_qy與n-t坐標系中的電流分量i_qn，i_qt的關系如式(8)所示：

定義動渦盤與渦旋機的靜渦盤接觸所受到的接觸力在XY坐標下的分量f_cx，f_cy和n-t坐標下的分量f_cn，f_ct的關系如式(9)所示：

動渦盤只受電機所產生的推力以及與靜渦盤接觸后的接觸力影響，所以動渦盤的速度與力的關系用式(10)來表示：

式(10)中，k_f為直線電機的推力系數；m為動渦盤的質量，兩者均為常量；

把式(10)兩邊同時乘以坐標變換矩陣的表達式如式(11)所示：

對坐標變換矩陣的求導涉及到θ對時間的導數，θ與位移、速度的關系表示如下：

式(7)求導后聯立式(11)(12)得到n-t坐標下質點的位移、速度、推力變量之間的關系，

法向位移s_n和法向速度v_n的關系表示為：