[发明专利]一种机器人关节伺服电机控制方法

权利要求书

1.一种机器人关节伺服电机控制方法，其特征在于，包括：

对永磁同步电机建模，建立符合干扰观测标准的永磁同步电机数学模型；

在永磁同步电机数学模型的基础上，建立永磁同步电机矢量控制系统的干扰观测器；

建立针对永磁同步电机矢量控制系统的鲁棒电流控制器，其中，表示无穷；

将建立的干扰观测器与鲁棒电流控制器应用到永磁同步电机的矢量控制系统中，通过建立的干扰观测器对干扰进行预测，将干扰预测值前馈至鲁棒电流控制器对干扰进行抵消；

所述永磁同步电机数学模型表示为：

其中，分别表示电机角速度、d轴电流、q轴电流，为d轴电压，为q轴电压，为磁极对数，为直轴与交轴电感，为转子总磁链矢量，转动惯量，定子电阻，为摩擦系数，负载转矩，t为时刻；

所述在永磁同步电机数学模型的基础上，建立永磁同步电机矢量控制系统的干扰观测器包括：

对永磁同步电机数学模型进行等效变换，得到：

其中，为永磁同步电机矢量控制系统的状态，为对时刻t的一阶导数，为永磁同步电机矢量控制系统非线性描述，为永磁同步电机矢量控制系统的输入，为输入增益矩阵，为干扰增益矩阵，为干扰，、都表示输出矩阵用于输出状态；

分别表示轴电流、轴电流、电机角速度；

根据等效变换后的表达式，建立永磁同步电机矢量控制系统的干扰观测器；

所述干扰观测器为非线性干扰观测器；

所述干扰观测器的数学模型为：

其中，都表示干扰增益矩阵，都表示干扰观测器的增益，为干扰预测值，为干扰观测器内部状态，为对时刻的一阶导数，为干扰内部状态，为的估计值，为可调增益矩阵，为李导数运算的运算符号。

2.根据权利要求1所述的机器人关节伺服电机控制方法，其特征在于，所述干扰为外部环境噪声干扰；

所述外部环境噪声干扰由干扰模型产生，所述干扰模型表示为：

其中，为干扰内部状态，都表示干扰增益矩阵，表示对时刻的一阶导数。

3.根据权利要求1所述的机器人关节伺服电机控制方法，其特征在于，所述干扰观测器的误差为：

其中，为干扰观测器的误差，为干扰预测值。

4.根据权利要求1所述的机器人关节伺服电机控制方法，其特征在于，建立的鲁棒电流控制器表示为：

其中，为干扰抑制水平。

5.根据权利要求4所述的机器人关节伺服电机控制方法，其特征在于，所述鲁棒电流控制器采用基于哈密顿-雅可比不等式的鲁棒电流控制策略，该电流控制策略表示为：

其中，上标表示矩阵转置，表示时刻的输出矩阵，表示时刻的干扰，表示对状态求偏导，为的简写形式。

6.根据权利要求1所述的机器人关节伺服电机控制方法，其特征在于，所述通过建立的干扰观测器对干扰进行预测，将干扰预测值前馈至鲁棒电流控制器对干扰进行抵消包括：

将电机角速度的反馈值轴电流的反馈值和轴电流的反馈值输入到干扰观测器，由所述干扰观测器根据输入的和输出干扰预测值前馈至鲁棒电流控制器对干扰进行抵消。