專利名稱：一種柔性臂振動(dòng)抑制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)機(jī)器人、機(jī)械手等柔性臂的振動(dòng)抑制方法。
背景技術(shù)：
工業(yè)機(jī)器人、機(jī)械手等柔性臂在電機(jī)軸和驅(qū)動(dòng)元件之間具有齒輪減速裝置，齒輪減速裝置扭轉(zhuǎn)剛度的不足常常導(dǎo)致機(jī)械部分出現(xiàn)低頻振動(dòng)，從而引起系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)間延長(zhǎng)等問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)提出了基于傳感器或者觀測(cè)器的狀態(tài)反饋全閉環(huán)控制方法和基于擾動(dòng)觀測(cè)器和軟件動(dòng)態(tài)阻尼補(bǔ)償?shù)乃俣确答伩刂品椒?。但基于傳感器的全閉環(huán)控制技術(shù)由于機(jī)械結(jié)構(gòu)的制約，在實(shí)際系統(tǒng)中很難實(shí)現(xiàn)，并且傳感器的使用會(huì)增加系統(tǒng)成本。此外，用于振動(dòng)抑制的常規(guī)觀測(cè)器技術(shù)需要精確的機(jī)械系統(tǒng)模型，在補(bǔ)償環(huán)節(jié)還需要增加低通濾波器，不僅實(shí)現(xiàn)困難，而且很難在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是，為了有效抑制柔性臂的低頻振動(dòng)，克服現(xiàn)有柔性臂振動(dòng)抑制方法的缺陷，提出了一種柔性臂振動(dòng)抑制方法，主要解決工業(yè)機(jī)器人、機(jī)械手等柔性臂中機(jī)械部件的瞬態(tài)振動(dòng)問(wèn)題。本發(fā)明方法不僅能有效減小機(jī)械部件的瞬態(tài)振動(dòng)、縮短系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)間，而且可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)方便地獲取控制模型，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，易于實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明方法采用基于模型補(bǔ)償?shù)目刂品椒ǎ撃Ｐ团c速度控制環(huán)相關(guān)聯(lián)，由降階的電氣部件和機(jī)械部件模型構(gòu)成。被驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件速度與電機(jī)速度的差值被實(shí)時(shí)計(jì)算，并乘以一個(gè)系數(shù)后增加到電機(jī)的速度指令，從而實(shí)現(xiàn)抑制被驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件瞬態(tài)振動(dòng)的效果。技術(shù)原理基于模型補(bǔ)償?shù)目刂品椒▉?lái)建立機(jī)械部件的阻尼效應(yīng)，即減振作用?？紤]到需要消除的振動(dòng)主要由齒輪機(jī)械系統(tǒng)的一階振動(dòng)模態(tài)構(gòu)成，因此，控制模型簡(jiǎn)化為降階的機(jī)械部件和電氣部件模型。一個(gè)典型的齒輪機(jī)械系統(tǒng)可以看做三質(zhì)量系統(tǒng)，由電機(jī)轉(zhuǎn)子、齒輪減速器輸入軸和被驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件構(gòu)成，如圖I所示?？紤]齒輪減速器輸入軸的剛度遠(yuǎn)大于被驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件剛度的情況下，認(rèn)為電機(jī)軸與齒輪減速器的輸入軸為剛性連接，齒輪機(jī)械系統(tǒng)可以等效成兩質(zhì)量系統(tǒng)，如圖2所示。I、機(jī)械部件的降階模型機(jī)械部件模型中電機(jī)速度與電磁轉(zhuǎn)矩的傳遞函數(shù)如式(I )，負(fù)載速度與電機(jī)速度的傳遞函數(shù)如式(2)。
權(quán)利要求
1.一種柔性臂振動(dòng)抑制方法，其步驟如下 (A)由上位機(jī)或者驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部提供速度指令ω-，分別給伺服驅(qū)動(dòng)器和電氣部件的降階模型； (B)伺服驅(qū)動(dòng)器輸出電流驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，并通過(guò)編碼器檢測(cè)得到實(shí)際電機(jī)速度ωπ； (C)由電氣部件的降階模型計(jì)算得到模型中電機(jī)速度，并提供給機(jī)械部件的降階模型
全文摘要
本發(fā)明公開了一種柔性臂振動(dòng)抑制方法，本發(fā)明方法采用基于模型補(bǔ)償?shù)目刂品椒?，該模型與速度控制環(huán)相關(guān)聯(lián)，由降階的電氣部件模型和機(jī)械部件模型構(gòu)成。被驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件速度與電機(jī)速度的差值被實(shí)時(shí)計(jì)算，并乘以一個(gè)系數(shù)后增加到電機(jī)的速度指令，從而實(shí)現(xiàn)抑制被驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件瞬態(tài)振動(dòng)的效果。本發(fā)明采用基于模型補(bǔ)償?shù)目刂品椒?，在被?qū)動(dòng)機(jī)械部件建立無(wú)時(shí)滯阻尼效應(yīng)，即實(shí)現(xiàn)減振作用，從而有效縮短系統(tǒng)的穩(wěn)定時(shí)間，提高柔性臂振動(dòng)抑制控制精度。通過(guò)模型來(lái)估測(cè)負(fù)載速度，減少傳感器等硬件成本。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取模型參數(shù)，可以現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整；控制方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H02P21/05GK102820844SQ20121035263
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者吳波, 王杰高, 齊丹丹 申請(qǐng)人:南京埃斯頓自動(dòng)化股份有限公司, 南京埃斯頓機(jī)器人工程有限公司