[发明专利]一种刚柔耦合旋转平台及其控制方法

权利要求书

1.一种刚柔耦合旋转平台，其特征在于，所述刚柔耦合旋转平台包括：机座、刚性轴承、轴承套筒、核心旋转平台、旋转驱动器和复合式旋转柔性铰链环、编码器；

所述轴承套筒固定在所述机座上；

所述刚性轴承与所述核心旋转平台之间通过所述复合式旋转柔性铰链环运动副连接；

所述刚性轴承通过所述轴承套筒与所述机座连接；

所述旋转驱动器用于驱动所述核心旋转平台旋转；

当所述旋转驱动器对所述核心旋转平台施加使其旋转的驱动力时，所述驱动力使所述复合式旋转柔性铰链环发生弹性变形；

所述编码器包括：第一组编码器和第二组编码器；

所述第一组编码器包括：第一编码器码盘和第一编码器读头；

所述第一组编码器用于实时测量所述核心旋转平台在任意情况下的旋转角度；

所述第二组编码器包括：第二环形编码盘和第二长方体形读头；

所述第二组编码器用于测量刚性轴承在任意情况下的旋转角度；

所述复合式旋转柔性铰链环包括：铝合金主体环和弹簧钢薄片；

所述铝合金主体环包括第一圆环盘、第二圆环盘和若干块连接片，第一、第二圆环盘之间通过若干块连接片连接；

所述铝合金主体环为一体式加工制造；

至少一块连接片中布置有切割槽口，所述弹簧钢薄片被固定于在所述切割槽口中；

所述弹簧钢薄片通过螺栓及螺母的配合被固定在所述铝合金主体环中。

2.根据权利要求1所述的刚柔耦合旋转平台，其特征在于，所述刚柔耦合旋转平台还包括：码盘固定件；

所述第一编码器码盘固定在码盘固定件上，所述码盘固定件与所述核心旋转平台固定在一起；

所述第一编码器读头与所述机座固定在一起。

3.根据权利要求2所述的刚柔耦合旋转平台，其特征在于，所述刚柔耦合旋转平台还包括：码盘连接件；

所述第二环形编码盘通过所述码盘连接件与所述刚性轴承相连接，所述第二长方体形读头与所述轴承套筒相连接。

4.根据权利要求1所述的刚柔耦合旋转平台，其特征在于，所述复合式旋转柔性铰链环为对称布置。

5.根据权利要求1所述的刚柔耦合旋转平台，其特征在于，所述刚柔耦合旋转平台还包括：轴承外圈卡位件；

所述轴承外圈卡位件固定在轴承套筒上；

所述刚性轴承的外圈依靠所述轴承套筒与所述轴承外圈卡位件被夹紧固定；

所述刚性轴承的内圈突出端面与所述复合式旋转柔性铰链环胶接为一体。

6.根据权利要求1所述的刚柔耦合旋转平台，其特征在于，所述刚柔耦合旋转平台还包括：外圆套；

所述旋转驱动器包括：电机转子和电机定子；

其中，所述电机定子与所述外圆套固定在一起，所述外圆套被固定在所述机座上；

所述电机转子与所述核心旋转平台连接，所述电机转子能够在电磁力作用下对所述核心旋转平台施加驱动力。

7.根据权利要求1所述的刚柔耦合旋转平台，其特征在于，所述刚柔耦合旋转平台还包括：底盖；所述底盖通过螺栓连接与所述机座固定在一起，以覆盖所述第一组编码器。

8.一种用于权利要求1-7任一项所述的刚柔耦合旋转平台的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1.双编码盘反馈，一个读取柔性铰链变形前的位移，另一个读取柔性铰链变形后的位移；

S2.以柔性铰链变形后的位移反馈为主反馈，建立闭环控制系统；

S3.以柔性铰链变形前后的差值及其差分作为柔性铰链变形量和变形速度，分别乘以柔性铰链刚度和阻尼，获得柔性铰链弹性扰动力；

S4.其余扰动力由自抗扰控制算法的扩张状态观测器进行估计；

S5.将上述扰动力叠加，并变换为等效控制量，叠加到修改闭环控制系统控制量中，对电机进行控制。