[發(fā)明專利]一種五軸并聯(lián)裝置摩擦力識別方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202310575927.7 | 申請日: | 2023-05-22 |
| 公開(公告)號: | CN116276922B | 公開(公告)日: | 2023-07-25 |
| 發(fā)明(設(shè)計(jì))人: | 謝凌波;王愷;盧清華;陳為林;羅陸鋒 | 申請(專利權(quán))人: | 佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院 |
| 主分類號: | B25J9/00 | 分類號: | B25J9/00;B25J19/00 |
| 代理公司: | 佛山信智匯知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 44629 | 代理人: | 馮桂彬 |
| 地址: | 528200 廣*** | 國省代碼: | 廣東;44 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 一種 并聯(lián) 裝置 摩擦力 識別 方法 | ||
本發(fā)明涉及并聯(lián)裝置摩擦力辨識技術(shù)領(lǐng)域,提供了一種五軸并聯(lián)裝置摩擦力識別方法,其包括如下步驟:根據(jù)直線電機(jī)動力學(xué)模型,獲取電機(jī)勻速直線運(yùn)動下的驅(qū)動力方程;根據(jù)驅(qū)動力方程,對驅(qū)動力進(jìn)行頻譜分析,并根據(jù)頻譜波峰獲取摩擦力、推力波動與外部干擾力的幅值與頻率;基于頻譜分析方法,在多組不同速度工況下,獲取摩擦力對應(yīng)的摩擦力序列;將速度與摩擦力序列輸入傳統(tǒng)摩擦力模型,辨識出具體的模型參數(shù);根據(jù)辨識出具體的模型參數(shù)改進(jìn)摩擦力模型,并驗(yàn)證改進(jìn)的摩擦力模型的擬合精度。本發(fā)明具有辨識速率快、辨識精度高的優(yōu)點(diǎn),可以極大地提高五軸并聯(lián)裝置的末端位姿定位精度。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及并聯(lián)裝置摩擦力辨識技術(shù)領(lǐng)域,具體而言,涉及一種五軸并聯(lián)裝置摩擦力識別方法。
背景技術(shù)
相較于串聯(lián)機(jī)器人先天存在的剛度較低和誤差累積的缺點(diǎn),并聯(lián)機(jī)器人的輸入和末端輸出之間具有環(huán)狀的閉鏈約束,其具有剛度大,運(yùn)動慣量小,負(fù)載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),被廣泛運(yùn)用于高速度、高載荷的應(yīng)用場景。
與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)相比,運(yùn)用直線電機(jī)后,傳統(tǒng)的聯(lián)軸器、滾珠絲桿以及減速器被從結(jié)構(gòu)中刪去,間隙、背隙、變形等因素的影響被大大削弱,極大地提升了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動精度與剛度。基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的上述優(yōu)點(diǎn),將靜平臺、三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)、動平臺、末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相結(jié)合,可獲得一種具備較高剛度與定位精度的五軸并聯(lián)裝置。
在消除大部分其他干擾因素后,摩擦力是占比最大的運(yùn)動阻力,對其進(jìn)行精準(zhǔn)辨識,并用于前饋控制環(huán)節(jié),有助于實(shí)現(xiàn)并聯(lián)裝置的精密運(yùn)動控制。因此,研究一種五軸并聯(lián)裝置摩擦力辨識方法具有重要意義。
發(fā)明內(nèi)容
基于此,為了實(shí)現(xiàn)對五軸并聯(lián)裝置摩擦力的辨識,本發(fā)明提供了一種五軸并聯(lián)裝置摩擦力識別方法,其具體技術(shù)方案如下:
一種五軸并聯(lián)裝置摩擦力識別方法,其包括如下步驟:
根據(jù)直線電機(jī)動力學(xué)模型,獲取電機(jī)勻速直線運(yùn)動下的驅(qū)動力方程;
根據(jù)驅(qū)動力方程,對驅(qū)動力進(jìn)行頻譜分析,并根據(jù)頻譜波峰獲取摩擦力、推力波動與外部干擾力的幅值與頻率;
基于頻譜分析方法,在多組不同速度工況下,獲取摩擦力對應(yīng)的摩擦力序列;
將速度與摩擦力序列輸入傳統(tǒng)摩擦力模型,辨識出具體的模型參數(shù);
根據(jù)辨識出具體的模型參數(shù)改進(jìn)摩擦力模型,并驗(yàn)證改進(jìn)的摩擦力模型的擬合精度。
所述五軸并聯(lián)裝置摩擦力識別方法通過獲取摩擦力序列,將速度與摩擦力序列輸入傳統(tǒng)摩擦力模型,辨識出具體的模型參數(shù),根據(jù)辨識出具體的模型參數(shù)改進(jìn)摩擦力模型,并驗(yàn)證改進(jìn)的摩擦力模型的擬合精度,具有辨識速率快、辨識精度高的優(yōu)點(diǎn),可以極大地提高五軸并聯(lián)裝置的末端位姿定位精度。
進(jìn)一步地,所述驅(qū)動力方程如下:;
其中,為電機(jī)驅(qū)動力,為推力波動,為摩擦力,為外部干擾力。
進(jìn)一步地,對驅(qū)動力進(jìn)行頻譜分析的具體方法包括如下步驟:
設(shè)定電機(jī)勻速直線運(yùn)動時(shí)的運(yùn)動時(shí)間為,運(yùn)動位移為,對驅(qū)動力信號進(jìn)行傅里葉變換,得到的頻域信號為:,其中,為虛數(shù)單位,為角頻率,為自然常數(shù)。
進(jìn)一步地,將速度與摩擦力序列輸入傳統(tǒng)摩擦力模型,辨識出具體的模型參數(shù)的具體方法包括如下步驟:
構(gòu)建傳統(tǒng)摩擦力模型;
根據(jù)摩擦力值的變化趨勢將摩擦力序列分為低速與高速兩部分,并假定分界點(diǎn)為;
當(dāng)=0時(shí),得到最大靜摩擦力;
當(dāng)時(shí),對摩擦力值進(jìn)行線性回歸,得到回歸模型;
當(dāng)時(shí),假定粘滯摩擦系數(shù)為0,得到公式,對公式進(jìn)行線性回歸獲取臨界速度以及待定系數(shù);
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