CN110768424B - 一种刚柔耦合高精度振镜电机及其控制方法 - Google Patents

一种刚柔耦合高精度振镜电机及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种刚柔耦合高精度振镜电机及其控制方法，其中所述刚柔耦合高精度振镜电机包括：定子、相对于所述定子转动的转子、轴承座和至少两组编码器；转子转轴上安装有所述刚柔耦合轴承；所述刚柔耦合轴承包括：刚性轴承和能够发生弹性形变的柔性铰链环，所述柔性铰链环被固定在所述刚性轴承的内圈内；所述至少两组编码器包括：第一组编码器和第二组编码器；所述第一组编码器用于测量所述转轴的旋转角度；所述第二组编码器用于测量所述刚性轴承的内圈的旋转角度。本发明利用柔性铰链环的弹性变形来克服摩擦死区，降低扰动带宽，并通过两组编码器对电机运动进行监控，提高了控制精度。

Description

一种刚柔耦合高精度振镜电机及其控制方法
技术领域
本发明涉及振镜电机的技术领域，更具体地，涉及一种刚柔耦合高精度振镜电机及其控制方法。
背景技术
振镜电机在现代工业领域中被广泛使用，尤其在激光打标、激光内雕、激光打孔、舞台灯光控制等方面。由振镜电机控制光路的激光作业一种高效率且高精密度的加工方法，这对振镜电机转子的角位移精度提出了严格的要求，然而受到运动副摩擦的影响，振镜电机的实际定位精度受限。振镜电机中运动副之间表面粗糙度的不确定变化会导致摩擦阻力的幅值不确定变化。而在振镜电机转轴启动、停止和微旋转的过程中，电机转轴的速度相对较低，上述摩擦阻力的幅值波动容易导致电机转轴出现“爬行”现象。在闭环控制系统作用下，驱动器将会通过增大驱动力的方式来克服摩擦阻力，补偿振镜电机转轴的定位误差。在上述补偿过程中，电机转轴将经历频繁的“静止→运动”状态切换。在“静止→运动”过程中，运动副之间的摩擦阻力会经历“静摩擦力→动摩擦力”的状态切换，而静摩擦系数与动摩擦系数之间的差异会导致上述状态切换瞬间的加速度突变，造成振镜电机的转轴在最终定位位置附近的“抖动”，影响定位精度。
如何降低在启动、停止和微旋转过程中由于摩擦状态切换造成的定位误差影响是影响振镜电机执行精度的重要问题。针对上述问题，目前存在如下解决方案：
1.建立精确的摩擦力模型，用于旋转控制驱动力补偿。
2.采用无摩擦或低摩擦的运动副设计，例如采用气浮轴承、磁悬浮轴承或柔性铰链等结构设计。
由于运动副之间的接触面微观特性差异与制造误差等因素，很难建立高度精确的摩擦力模型，导致旋转控制系统中需要采用复杂的补偿控制方法。
气浮轴承或磁悬浮轴承等低摩擦运动副的实施成本较高，限制了其使用范围。柔性铰链作为一种无摩擦运动副，依靠弹性变形来实现连续高精度的旋转，但弹性变形范围有限，变形过大会导致系统的非线性和疲劳寿命问题。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种刚柔耦合高精度振镜电机，将旋转柔性铰链与有摩擦轴承运动副配合使用，通过对旋转副摩擦死区进行补偿来实现高精度的旋转。利用设计的柔性铰链环来降低振镜电机的转轴启动、停止和微旋转过程中摩擦力变化导致的“爬行”对旋转和定位精度的影响。本发明采用的具体技术方案如下。
第一方面，本发明提供一种刚柔耦合高精度振镜电机，所述刚柔耦合高精度振镜电机包括：定子、相对于所述定子转动的转子、轴承座和至少两组编码器；所述转子包括：转轴、刚柔耦合轴承和多个磁铁；所述多个磁铁极性交替地粘贴在所述转轴上；所述转轴上安装有所述刚柔耦合轴承；所述轴承座通过所述刚柔耦合轴承将所述转子定位在所述定子中；所述刚柔耦合轴承包括：刚性轴承和能够发生弹性形变的柔性铰链环，所述柔性铰链环被固定在所述刚性轴承的内圈内；所述至少两组编码器包括：第一组编码器和第二组编码器；所述第一组编码器用于测量所述转轴的旋转角度；所述第二组编码器能够用于测量所述刚性轴承的内圈的旋转角度。
进一步，所述柔性铰链环包括：柔性铰链环内环、柔性铰链环外环和柔性铰链片组；所述柔性铰链环内环与所述转轴紧密接触，所述柔性铰链环外环与所述刚性轴承的内圈紧密接触，所述柔性铰链片组在所述柔性铰链环内环与所述柔性铰链环外环之间环型等距分布。
进一步，所述刚柔耦合高精度振镜电机还包括：机座和固定在机座上的读数头安装架；所述第一组编码器包括：第一编码器码盘和与所述第一编码器码盘组合使用的第一编码器读头；所述第二组编码器包括：第二编码器码盘和与所述第二编码器码盘组合使用的第二编码器读头；所述第一编码器码盘被固定在所述转轴上；所述第一编码器读头与所述读数头安装架固定在一起；所述第二编码器码盘被固定在所述柔性铰链环外环上；所述第二编码器读头与所述读数头安装架固定在一起。
进一步，所述柔性铰链环的材质为铝合金且采用一体式加工制造。
进一步，所述刚柔耦合高精度振镜电机还包括：振镜镜片和夹套；所述夹套将所述振镜镜片固定在转轴的一端。
第二方面，本发明提供一种用于控制前面所述的刚柔耦合高精度振镜电机的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，以最大转矩减去最大扰动量的差值除于电机转轴的等效惯量，得到最大角加速度作为约束，进行运动规划，得到规划角位移、角速度和角加速度；
步骤2，以规划的角位移和角速度为参考输入，以振镜电机转轴的角位移和角速度作为反馈，所述振镜电机的定子和转子共同组成驱动执行器，建立所述振镜电机的闭环控制系统；
步骤3，检测刚性轴承内圈的角位移和角速度并分别与所述振镜电机转轴的角位移和角速度作差，得到两者之间的位移差和速度差；
步骤4，将步骤2得到的振镜电机转轴的角位移和角速度与运动规划的角位移和角速度作差，输入到pd控制器，对位移差进行比例增益放大，再对位置差进行微分计算后乘以比例增益，得到振镜电机转轴的控制量；
步骤5，将步骤3得到的角位移差和角速度差分别乘以柔性铰链片组的刚度和阻尼，将两者相加，得到柔性铰链片组量测扰动力；
步骤6，将步骤4得到的控制量进行以柔性铰链片组固有频率为中心频率进行陷波滤波，再将步骤5得到的量测扰动力和运动规划得到的角加速度前馈信息补偿到该控制量中；
步骤7，将步骤5得到的量测扰动力与所述步骤6得到的陷波滤波后的控制量一起输入到扩张状态观测器ESO，估计振镜电机转轴的扰动信息；
步骤8，将步骤7得到的扰动信息的估计值补偿到步骤6得到的控制量中，转变为无扰动的刚体平台控制系统。
进一步，最大转矩由振镜电机的力常数乘以有效工作电流求得；最大扰动力获取方法为：施加一恒定驱动转矩T，测量角加速度曲线，取最小的角加速度值a，通过T-df＝Im*a算出最大扰动力df；电机转轴的惯量为Im。
进一步，以柔性铰链片组振动频率和阻尼比为参数，对旋转运动曲线参数进行动力学响应优化，避免谐振分量；其中，动力学响应优化步骤如下：
S1、参数化运动规划曲线，并获得所述各角加速度输入信号对应的角位移输出响应在时域上的幅值；
S2、建立优化模型；
S3、根据S2所获的运动规划曲线参数的最优值，获得最优运动规划曲线。
进一步，对pd控制器输出的控制量进行陷波滤波处理，需要将柔性铰链片组产生的扰动力与运动规划的角加速度信息在控制量中进行补偿。
与现有技术相比，有益效果是：
1、利用柔性铰链环的弹性变形来克服摩擦死区，无须利用高度精确的摩擦力模型；
2、利用柔性铰链环的弹性变形来对旋转进行补偿；
3、柔性铰链环的结构设计简单，使用成本较低；
4、振镜电机的转轴的旋转定位精度更高；
5、通过ESO估计出扰动信息，进行补偿控制，使工作平台等效为一个无摩擦的理想平台，这样可以实现高速精密运动，无需切换控制且降低了控制复杂性；
6、柔性铰链组的引入，降低扰动带宽，ESO的观测和补偿更加容易，提高了自抗扰控制系统的性能。
附图说明
图1是本发明的刚柔耦合高精度振镜电机的整体结构示意图。
图2是刚柔耦合高精度振镜电机剖面示意图。
图3是定子的组合示意图。
图4是转子的组合示意图。
图5是刚柔耦合轴承的立体示意图。
图6是刚柔耦合轴承的俯视图。
图7是柔性铰链环处的放大视图。
图8是编码器的组合立体示意图。
图9是编码器的俯视图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
如图1、2所示，本发明所提出的刚柔耦合高精度振镜电机包括：振镜镜片(1)、定子(A1)、相对于所述定子转动的转子(B1)、轴承座(2、4)、夹套(23)和至少两组编码器。两组编码器分别是第一组编码器和第二组编码器。第一组编码器包括：第一编码器码盘(15)和第一编码器读头(12)。第二组编码器包括：第二编码器码盘(16)和第二编码器读头(13)。其中，如图3所示，定子(A1)包括：线圈(8)、骨架(9)和磁轭(3)，骨架(9)是非磁性材料，其上间隔设有长槽，线圈(8)整形后置于骨架(9)的长槽中，按一定顺序连接成多级绕组。如图4所示，转子(B1)包括：转轴(19)、刚柔耦合轴承(C1、C2)、磁铁(10)，极性交替的多个磁铁(10)粘贴在磁性转轴(19)上构成多级转子。转轴(19)前端安装有第一刚柔耦合轴承(C1)，转轴(19)后端安装有第二刚柔耦合轴承(C2)。轴承座(2、4)被固定在定子(A1)的两端。轴承座(2、4)通过刚柔耦合轴承(C1、C2)将转子(B1)准确定位在定子(A1)中。振镜镜片(1)通过夹套(23)被固定在转轴(19)的前端。振镜镜片(1)与第一刚柔耦合轴承(C1)之间部分的转轴(19)上设有限位挡销(22)。转轴(19)上有轴肩(20)，轴肩(20)上安装有机械扭簧(21)，机械扭簧(21)的一端位于第一刚柔耦合轴承(C1)的内侧以形成恒定预载。
如图5-7所示，第一刚柔耦合轴承(C1)与第二刚柔耦合轴承(C2)的结构相同。该刚柔耦合轴承(C1)包括：刚性轴承(17)和柔性铰链环(18)。刚柔耦合轴承(C1)主要的工作部位为柔性铰链环(18)，其由航空铝材质制成，优选地为一体式加工制造而成。柔性铰链环(18)包括：柔性铰链环内环(26)、柔性铰链环外环(25)和柔性铰链片组(24)。柔性铰链环内环(26)与转轴(19)紧密接触，柔性铰链环外环(25)与刚性轴承(17)的内圈紧密接触，柔性铰链片组(24)在柔性铰链环内环(26)与柔性铰链环外环(25)之间环型等距分布。其中，柔性铰链环外环(25)通过过盈装配与刚性轴承的内圈固定在一起。
该刚柔耦合轴承(C1)具有以下优点：
1、所述柔性铰链环为对称布置。
2、所述柔性铰链环的材质为铝合金且采用一体式加工制造，使所述的柔性铰链环不存在装配误差。
如图1-7所示，电机转子(A1)和电机定子(B1)组成旋转驱动器。定子(A1)通电时与转子(B1)磁场相互作用产生力矩，使转子(B1)驱动振镜镜片(1)在定子(A1)内作旋转运动，当定子(A1)通以交变电流时，转子(B1)则在定子(A1)中作往复旋转运动。轴肩(20)上安装有机械扭簧(21)，位于第一刚柔耦合轴承(C1)的内侧以形成恒定预载，机械扭簧加有复位力矩，且力矩大小与转子偏离平衡位置的角度成正比，当转子发生偏转到一定角度时，电磁力矩与回复力矩大小相等，带动振镜镜片(1)实现高速往复偏转，且转轴(19)上端设有限位挡销(22)，用于物理限位，避免转轴(19)偏转的角度过大。所述振镜电机转子(B1)在电磁力作用下对转轴(19)施加驱动力，所述驱动力可以使柔性铰链环(18)发生弹性变形，并进而使所述转轴(19)产生绕中心轴线方向的角度位移。所述柔性铰链环(18)的弹性变形反作用力可以用于克服刚性转轴(19)所连接的运动副间的摩擦力，当柔性铰链环(18)的弹性变形反作用力大于转轴(19)所连接的运动副之间的静摩擦力等阻力时，所述转轴(19)将由静止状态转为运动状态。
所述刚柔耦合高精度振镜电机的旋转可以分为两种情况：a.当柔性铰链环(18)的弹性变形力小于所述运动副的静摩擦力等阻力时，所述转轴(19)的旋转量为柔性铰链环(18)运动副的弹性变形量；b.当柔性铰链环(18)的弹性变形力大于所述运动副的静摩擦力等阻力时，所述转轴(19)的旋转量为柔性铰链环(18)运动副的弹性变形量与轴承的旋转量的叠加。当所述转轴(19)所连接的运动副的运动状态在上述a与b两种情况之间切换时，所述转轴(19)所连接的运动副静摩擦系数与动摩擦系数之间的差异导致阻力突变，产生对电机转轴(19)的刚性冲击，并致运动副的摩擦“爬行”。所述柔性铰链环(18)可以依靠自身的弹性变形主动适应上述由运动副摩擦状态切换导致的摩擦阻力突变，缓解摩擦阻力突变对所述振镜电机转轴((19)的刚性冲击。在上述任意情况下，所述电机转轴(19)都可以依靠柔性铰链环(18)的弹性变形来实现连续旋转变化，规避摩擦“爬行”情况对旋转定位精度的影响。
如图2、8、9所示，该刚柔耦合高精度振镜电机还包括底座(5)和读数头安装架(11)。读数头安装架(11)被固定在底座(5)上。第一编码器码盘(15)通过螺钉固定在电机转轴(19)上，因此，第一编码器码盘(15)跟随转轴(19)同步旋转。与第一编码器码盘(15)组合使用的第一编码器读头(12)通过螺钉连接与读数头安装架(11)固定在一起，因此第一组编码器可以实时测量振镜电机转轴(19)在任意情况下的旋转角度。与此同时，第二编码器码盘(16)和第二编码器读头(13)组成第二组编码器。第二编码器码盘(16)固定在柔性铰链环外环(25)上，而柔性铰链环外环(25)通过过盈装配与刚性轴承的内圈固定在一起，因此，第二编码器码盘(16)跟随柔性铰链环外环(25)同步旋转。与第二编码器码盘(16)组合使用的第二编码器读头(13)通过螺钉连接与读数头安装架(11)固定在一起，读数头安装架固定在底座(5)上。因此，第二组编码器可以测量柔性铰链环外环(25)在任意情况下的旋转角度。由于柔性铰链环外环(25)与刚性轴承的内圈固定在一起，所以这是测得的也是刚性轴承的内圈的旋转角度。通过这两组编码器的测量数据，可以间接测出由于性铰链环(18)的弹性变形量，将无法测量的摩擦力转化为可测的柔性铰链环(18)的弹性变形量。两组编码器的旋转角度测量的旋转角度数据可以作为反馈环节与旋转驱动器等形成闭环控制系统，实现所述振镜电机转轴(19)的高精度旋转定位。
总结可知，上述刚柔耦合高精度振镜电机的实现方法主要包括下述步骤：
1、旋转驱动器直接驱动电机转轴，在驱动力未能克服运动副之间的静摩擦时，振镜电机的转轴通过刚柔耦合轴承中柔性铰链环的弹性变形产生微小旋转，实现精密微旋转。
2、当驱动力克服静摩擦力时，柔性铰链环带动刚性轴承运动，而此时弹性变形增大到一定程度，进入限位状态，所有的驱动力传递到刚性轴承进行高速运动。
3、当电机制动时，转轴先制动，通过柔性铰链环带动刚性轴承制动，衰减振动能量。
综上所述，本发明所述的刚柔耦合高精度振镜电机的优点有：
1、采用无摩擦柔性铰链环运动副来实现高精度连续变化旋转，避免了低速工况下运动副摩擦状态切换导致加速度突变导致的旋转“抖动”。
2、采用了刚柔耦合的轴承设计，即刚性轴承内圈内测装有一个柔性铰链环。所使用的柔性铰链环可以依靠自身弹性变形主动适应运动副的摩擦力变化，避免了运动副摩擦状态切换导致的“爬行”对连续旋转定位的影响，有利于实现更高的定位精度。
3、利用双编码器的旋转平台设计，将无法测量的摩擦力转化为可测的复合式柔性铰链环的弹性变形量，得到的数据反馈可实现更精准的控制补偿。
基于上述的刚柔耦合高精度振镜电机，本发明还提出一种利用双反馈的刚柔耦合高精度振镜电机控制方法。
为了解决柔性铰链低频振动对控制信号带来的干扰，将控制信号分离成前馈、柔性铰链扰动力和速度位移偏差纠正三种控制量。其中，前馈与运动规划的加速度成正比；柔性铰链片组的扰动力由双反馈测量和ESO估计得到；角速度和角位移偏差由pd控制器获得。当运动规划合理时，振镜电机转子的等效动力学模型为无摩擦的理想刚体，控制力主要是前馈和柔性铰链片组的作用力。角速度位移偏差主要由柔性铰链片组的弹性变形引起，主要频率分量为柔性铰链片组的固有频率，可以通过陷波滤波(notch filter)滤除。由于ESO本身有滤波功能，因此，将上述三种控制信号叠加后，不再有谐振分量。
通过上述方法，将平台的动力学响应方程等效转换成理想无扰形式。这样既避免了模型切换控制的繁琐复杂，又实现了高速精密运动。具体控制方法如下。
步骤1，以最大转矩减去最大扰动量的差值除于电机转轴的等效惯量，得到最大角加速度作为约束，进行运动规划，得到规划角位移、角速度和角加速度。其中，最大转矩由振镜电机的力常数乘以有效工作电流求得；最大扰动力获取方法为：施加一恒定驱动转矩T，测量角加速度曲线，取最小的角加速度值a，通过T-df＝Im*a可计算出最大扰动力df；电机转轴的惯量为Im。
特别地，以柔性铰链片组振动频率和阻尼比为参数，对旋转运动曲线参数进行动力学响应优化，避免谐振分量。其中，动力学响应优化步骤如下：
S1、参数化运动规划曲线，并获得所述各角加速度输入信号对应的角位移输出响应在时域上的幅值；
S2、建立优化模型；
S3、根据S2所获的运动规划曲线参数的最优值，获得最优运动规划曲线。
步骤2，以规划的角位移和角速度为参考输入，以振镜电机转轴的角位移和角速度作为反馈，所述振镜电机的定子和转子共同组成驱动执行器，建立所述振镜电机的闭环控制系统；
步骤3，检测刚性轴承内圈的角位移和角速度并分别与所述振镜电机转轴的角位移和角速度作差，得到两者之间的位移差和速度差；
步骤4，将步骤2得到的振镜电机转轴的角位移和角速度与运动规划的角位移和角速度作差，输入到pd控制器，对位移差进行比例增益放大，再对位置差进行微分计算后乘以比例增益，得到振镜电机转轴的控制量；
优选地，对pd控制器输出的控制量进行陷波滤波处理，需要将柔性铰链片组产生的扰动力与运动规划的角加速度信息在控制量中进行补偿。
步骤5，将步骤3得到的角位移差和角速度差分别乘以柔性铰链片组的刚度和阻尼，将两者相加，得到柔性铰链片组量测扰动力；
步骤6，将步骤4得到的控制量进行以柔性铰链片组固有频率为中心频率进行陷波滤波，再将步骤5得到的量测扰动力和运动规划得到的角加速度前馈信息补偿到该控制量中；
步骤7，将步骤5得到的量测扰动力与所述步骤6得到的陷波滤波后的控制量一起输入到扩张状态观测器ESO，估计振镜电机转轴的扰动信息；
步骤8，将步骤7得到的扰动信息的估计值补偿到步骤6得到的控制量中，转变为无扰动的刚体平台控制系统。
本发明的提出的控制方法，利用两组编码器将无法测量的摩擦力转化为可测的柔性铰链环的弹性变形，将测量的弹性变形数据反馈给控制系统，在控制上实行更高精确的补偿，实现更高的旋转定位精度。然而由于引入了柔性铰链，系统的带宽会因此降低，引起系统的低频振动。若使用传统的PID控制，经过控制器放大后控制信号会产生更大的波动，进一步加剧系统的振动而影响控制精度。若对控制信号直接进行滤波处理，会在滤除柔性铰链扰动的同时也把运动指令的信息滤去，即控制信号失去起作用。此外，为了保护驱动器，一般会对进入驱动器的控制量进行限定，以防超出控制量限制，这就导致当扰动变大的时候，驱动器的能力可能还没到达到最大就被限制了，因此扰动无法完全被抵消。并且，由于电机转轴在高速转动和微动补偿过程中控制规律不一致，需要切换模型进行控制，这使得控制过程变得十分复杂。
本发明的控制方法通过ESO估计出扰动信息，进行补偿控制，使工作平台等效为一个无摩擦的理想平台，这样可以实现高速精密运动，无需切换控制且降低了控制复杂性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于控制刚柔耦合高精度振镜电机的方法，其特征在于，
所述刚柔耦合高精度振镜电机包括：定子、相对于所述定子转动的转子、轴承座和至少两组编码器；
所述转子包括：转轴、刚柔耦合轴承和多个磁铁；
所述多个磁铁极性交替地粘贴在所述转轴上；
所述转轴上安装有所述刚柔耦合轴承；
所述轴承座通过所述刚柔耦合轴承将所述转子定位在所述定子中；
所述刚柔耦合轴承包括：刚性轴承和能够发生弹性形变的柔性铰链环，所述柔性铰链环被固定在所述刚性轴承的内圈内；
所述至少两组编码器包括：第一组编码器和第二组编码器；
所述第一组编码器用于测量所述转轴的旋转角度；
所述第二组编码器用于测量所述刚性轴承的内圈的旋转角度；
所述方法包括以下步骤：
步骤1，以最大转矩减去最大扰动量的差值除以转轴的等效惯量，得到最大角加速度，以所述最大角加速度作为约束，进行运动规划，得到运动规划的角位移、角速度和角加速度；
步骤2，以运动规划的角位移和角速度为参考输入，以振镜电机转轴的角位移和角速度作为反馈，所述振镜电机的定子和转子共同组成驱动执行器，建立所述振镜电机的闭环控制系统；
步骤3，检测刚性轴承内圈的角位移和角速度并分别与所述振镜电机转轴的角位移和角速度作差，得到两者之间的角位移差和角速度差；
步骤4，将步骤2得到的振镜电机转轴的角位移和角速度与运动规划的角位移和角速度作差，输入到pd控制器，对角位移差进行比例增益放大，再对角位置差进行微分计算后乘以比例增益，得到振镜电机转轴的控制量；
步骤5，将步骤3得到的角位移差和角速度差分别乘以柔性铰链片组的刚度和阻尼，将两者相加，得到柔性铰链片组量测扰动力；
步骤6，将步骤4得到的控制量进行以柔性铰链片组固有频率为中心频率进行陷波滤波，再将步骤5得到的柔性铰链片组量测扰动力和运动规划的角加速度前馈信息补偿到控制量中；
步骤7，将步骤5得到的量测扰动力与所述步骤6得到的陷波滤波后的控制量一起输入到扩张状态观测器ESO，估计振镜电机转轴的扰动信息；
步骤8，将步骤7得到的扰动信息的估计值补偿到步骤6得到的控制量中，转变为无扰动的刚体平台控制系统。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，最大转矩由振镜电机的力常数乘以有效工作电流求得；
最大扰动量获取方法为：施加一恒定驱动转矩T，测量角加速度曲线，取最小的角加速度值a，通过T-df＝Im*a算出最大扰动量df；电机转轴的惯量为Im。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，以柔性铰链片组振动频率和阻尼比为参数，对旋转运动曲线参数进行动力学响应优化，避免谐振分量；其中，动力学响应优化步骤如下：
S1、参数化运动规划曲线，并获得参数化的所述运动规划曲线中各角加速度输入信号对应的角位移输出响应在时域上的幅值；
S2、建立优化模型；
S3、根据S2所获的运动规划曲线参数的最优值，获得最优运动规划曲线。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，对pd控制器输出的控制量进行陷波滤波处理，需要将柔性铰链片组产生的量测扰动力与运动规划的角加速度信息在控制量中进行补偿。
5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述柔性铰链环包括：柔性铰链环内环、柔性铰链环外环和柔性铰链片组；
所述柔性铰链环内环与所述转轴紧密接触，所述柔性铰链环外环与所述刚性轴承的内圈紧密接触，所述柔性铰链片组在所述柔性铰链环内环与所述柔性铰链环外环之间环型等距分布。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述刚柔耦合高精度振镜电机还包括：机座和固定在机座上的读数头安装架；
所述第一组编码器包括：第一编码器码盘和与所述第一编码器码盘组合使用的第一编码器读头；
所述第二组编码器包括：第二编码器码盘和与所述第二编码器码盘组合使用的第二编码器读头；
所述第一编码器码盘被固定在所述转轴上；
所述第一编码器读头与所述读数头安装架固定在一起；
所述第二编码器码盘被固定在所述柔性铰链环外环上；
所述第二编码器读头与所述读数头安装架固定在一起。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述柔性铰链环的材质为铝合金且采用一体式加工制造。
8.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述刚柔耦合高精度振镜电机还包括：振镜镜片和夹套；
所述夹套将所述振镜镜片固定在转轴的一端。
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