CN106709102A - 一种磁悬浮控制力矩陀螺系统谐波减速器迟滞建模方法 - Google Patents

一种磁悬浮控制力矩陀螺系统谐波减速器迟滞建模方法 Download PDF

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王宏
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Abstract

本发明公开了一种磁悬浮控制力矩陀螺系统谐波减速器迟滞建模方法，包括以下步骤：第一步：使用一阶回转曲线法采集谐波减速器的柔轮输出力矩与扭转角，获得建立谐波减速器迟滞模型的实验数据；第二步：使用Preisach模型对谐波减速器柔轮输出力矩与扭转角迟滞关系进行建模；第三步：采用将模型离散化的数字型实现方法辨识模型中的权重函数，并给出模型的离散递归算法使模型利于简易化编程与进一步的在线控制。本发明的磁悬浮控制力矩陀螺系统谐波减速器迟滞建模方法，采用Preisach模型以宏观角度进行谐波减速器迟滞特性的建模；采用电机端的输出力矩估计DGMSCMG框架系统内的谐波减速器柔轮的输出力矩。

Description

一种磁悬浮控制力矩陀螺系统谐波减速器迟滞建模方法
技术领域
本发明涉及一种减速器建模方法，具体涉及一种磁悬浮控制力矩陀螺系统谐波减速器迟滞建模方法，属于减速产品技术领域。
背景技术
谐波减速器具有结构简单，体积小，重量轻，传动比大，传动效率高等优点，但谐波减速器中柔性环节与传动中的非线性摩擦会使谐波传动出现迟滞现象，一般指谐波减速器的输出力矩与扭转角呈现的迟滞关系，是谐波减速器的固有特性，无法从自身消除；谐波减速器的迟滞特性直接影响了框架系统的角速率精度，因此研究一种谐波减速器迟滞特性的高精度建模方法，以便于DGMSCMG框架伺服系统控制方法的设计与研究；现有技术中，主要从机械结构与力学角度出发建立模型，谐波减速器的回差现象是柔轮的薄壁圆筒和圆盘部分共同弹性扭转变形所导致，并由机械角度给出回差值(迟滞环的最大差值)的计算公式；谐波减速器齿轮副的回差与其圆周侧隙、刚轮齿数、法面模数的关系，而非线性扭转刚度主要由柔轮的结构强度及柔轮与刚轮间的啮合齿对数决定，且与啮合齿对数成正比；此类建模方法一般较复杂，辨识参数较多；另外，利用现有的迟滞模型对谐波减速器迟滞特性进行建模，提出利用Preisach模型来描述谐波减速器的迟滞特性，并利用已有的MRC模型辨识权重函数，此方法构思简单，但是引用其他模型的过程中存在误差，且没有验证具有擦除特性输人时模型的精准度情况；以上谐波减速器迟滞特性的研究在建模过程中均采用了安装力矩传感器测量力矩的方法，而DGMSCMG框架系统受重量和体积的限制无法安装力矩传感器，因而上述方法不适用于DGMSCMG框架系统中谐波减速器迟滞特性的建模。
发明内容
（一）要解决的技术问题
为解决上述问题，本发明提出了一种磁悬浮控制力矩陀螺系统谐波减速器迟滞建模方法，采用Preisach模型以宏观角度进行谐波减速器迟滞特性的建模；采用电机端的输出力矩估计DGMSCMG框架系统内的谐波减速器柔轮的输出力矩；采用Preisach模型数字实现法辨识模型中的权重函数，通过建立柔轮输出力矩与负载端扭转角之间的关系，得到谐波减速器迟滞特性的模型。
（二）技术方案
本发明的磁悬浮控制力矩陀螺系统谐波减速器迟滞建模方法，包括以下步骤：
第一步：使用一阶回转曲线法采集谐波减速器的柔轮输出力矩与扭转角，获得建立谐波减速器迟滞模型的实验数据，其中谐波减速器柔轮的输出力矩是在不使用力矩传感器的条件下用系统动力学模型估计得到的；
第二步：使用Preisach模型对谐波减速器柔轮输出力矩与扭转角迟滞关系进行建模；
第三步：采用将模型离散化的数字型实现方法辨识模型中的权重函数，并给出模型的离散递归算法使模型利于简易化编程与进一步的在线控制。
（三）有益效果
与现有技术相比，本发明的磁悬浮控制力矩陀螺系统谐波减速器迟滞建模方法，采用Preisach模型以宏观角度进行谐波减速器迟滞特性的建模；采用电机端的输出力矩估计DGMSCMG框架系统内的谐波减速器柔轮的输出力矩；采用Preisach模型数字实现法辨识模型中的权重函数，通过建立柔轮输出力矩与负载端扭转角之间的关系，得到谐波减速器迟滞特性的模型。
具体实施方式
一种磁悬浮控制力矩陀螺系统谐波减速器迟滞建模方法，包括以下步骤：
第一步：使用一阶回转曲线法采集谐波减速器的柔轮输出力矩与扭转角，获得建立谐波减速器迟滞模型的实验数据，其中谐波减速器柔轮的输出力矩是在不使用力矩传感器的条件下用系统动力学模型估计得到的；
第二步：使用Preisach模型对谐波减速器柔轮输出力矩与扭转角迟滞关系进行建模；
第三步：采用将模型离散化的数字型实现方法辨识模型中的权重函数，并给出模型的离散递归算法使模型利于简易化编程与进一步的在线控制。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (1)

1.一种磁悬浮控制力矩陀螺系统谐波减速器迟滞建模方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：使用一阶回转曲线法采集谐波减速器的柔轮输出力矩与扭转角，获得建立谐波减速器迟滞模型的实验数据，其中谐波减速器柔轮的输出力矩是在不使用力矩传感器的条件下用系统动力学模型估计得到的；
第二步：使用Preisach模型对谐波减速器柔轮输出力矩与扭转角迟滞关系进行建模；
第三步：采用将模型离散化的数字型实现方法辨识模型中的权重函数，并给出模型的离散递归算法使模型利于简易化编程与进一步的在线控制。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110188480A (zh) * 2019-05-31 2019-08-30 华北电力大学（保定） 一种直流偏磁条件下铁磁材料的磁滞特性模拟分析系统和方法
CN111515962A (zh) * 2020-06-04 2020-08-11 桂林电子科技大学 含有谐波减速器柔性关节的传递误差补偿控制方法
CN112847365A (zh) * 2021-01-07 2021-05-28 西安电子科技大学 一种力矩估计方法

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