沈陽化工大學王慶輝獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉沈陽化工大學申請的專利一種前饋解耦可變阻尼機器人關節柔順驅動控制方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN116872249B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-05發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202310806272.X,技術領域涉及:B25J17/02;該發明授權一種前饋解耦可變阻尼機器人關節柔順驅動控制方法是由王慶輝;楊東霖設計研發完成,并于2023-07-04向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種前饋解耦可變阻尼機器人關節柔順驅動控制方法在說明書摘要公布了:一種前饋解耦可變阻尼機器人關節柔順驅動控制方法,涉及一機器人關節驅動控制方法,該方法包括在電流環阻抗的控制系統框架下,根據設定的阻尼系數B和剛度系數K計算目標交軸電流Iq_target;對電機的三相電流進行采樣,變換得到直軸電流Id和交軸電流Iq;計算直軸電流Id、交軸電流Iq和直軸電流目標值Id_target和交軸電流目標值Iq_target的誤差;通過前饋解耦控制器對交軸和直軸電壓進行修正;計算空間電壓矢量Uout及空間電壓矢量Uout對應的電角度θout;計算各矢量在扇區內的作用時間;計算三通道中心對齊的互補PWM的各通道占空比,通過三相逆變電路驅動MOS開關驅動電機。實現高效、實時的阻抗控制效果,在保證機器人柔順性的同時提高機器人的動態性能。
本發明授權一種前饋解耦可變阻尼機器人關節柔順驅動控制方法在權利要求書中公布了:1.一種前饋解耦可變阻尼機器人關節柔順驅動控制方法,其特征在于,所述方法包括以下過程: 1在電流環阻抗的控制系統框架下,根據設定的阻尼系數B和剛度系數K計算目標交軸電流Iq_target; 所述電流環阻抗的控制系統在忽略加速度項的情況下,阻抗控制的目標力矩τd的計算方式為對于BLDC電機,電磁轉矩Te與交軸電流Iq成正比,將電機輸出的電磁轉矩Te的目標值設置為阻抗的形式通過控制交軸電流Iq_target,達到模擬阻抗的動力學效果; 其中PP為極對數,λf為轉子磁通量,B為阻尼系數,K為剛度系數;X為當前位置θcurrent與目標位置θtarget的差,為X的一階差分; 2對電機的三相電流進行采樣,獲得Ia、Ib兩相電流,通過基爾霍夫節點電流方程獲得另一相電流Ic; 3將Ia、Ib、Ic三相電流經過Clark變換得到定子α-β坐標系下的電流Iα、Iβ;4將定子α-β坐標系下的電流Iα、Iβ經過Park變換得到直軸電流Id和交軸電流Iq; 5計算直軸電流Id和目標直軸電流Id_target的誤差;計算交軸電流Iq和目標交軸電流Iq_target的誤差,Id_target設置為0,將誤差分別輸入到直軸PI控制器和交軸PI控制器;分別得到輸出的直軸電壓U'd和交軸電壓U'q; 6通過前饋解耦控制器對交軸電壓和直軸電壓進行修正; 所述前饋解耦控制器分別具有直軸解耦控制器和交軸解耦控制器,直軸解耦控制包括以下步驟: 1通過磁編碼器獲得轉子位置一階差分后獲得的轉子角速度ω乘以電機參數中的定子電感Ls再乘以交軸電流Iq,即可獲得直軸電壓補償項ωLsIq; 2將直軸電壓U'd減去直軸電壓補償項,獲得解耦后的直軸電壓Ud;交軸解耦控制包括以下步驟1定子電感Ls乘以直軸電流Id后加反電動勢系數Ke,最后乘以轉子角速度ω,可獲得交軸電壓補償量ωLsId+Ke; 3將交軸電壓U′q加上交軸電壓補償量,獲得解耦后的交軸電壓Uq; 7利用解耦后的直軸電壓Ud和解耦后的交軸電壓Uq計算空間電壓矢量Uout及空間電壓矢量Uout對應的電角度θout; 8通過空間電壓矢量Uout的電角度θout計算判斷當前轉子所在扇區,并且根據空間電壓矢量Uout、扇區S和空間電壓矢量Uout的電角度θout,計算各矢量在扇區內的作用時間; 9根據矢量在扇區內的作用時間和轉子當前所在扇區,計算三通道中心對齊的互補PWM的各通道占空比,通過三相逆變電路驅動MOS開關驅動電機。
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