[发明专利]基于双定子调磁电机的关节模块柔顺运动控制方法

权利要求书

1.基于双定子调磁电机的关节模块柔顺运动控制方法，其特征在于，其步骤如下：

步骤一：末端检测的力反馈经过阻抗控制模型进行滤波，根据快速RLS算法,其计算过程为：

（1）向前预测关系式：对于一个N阶的预测器，其瞬时后验前向预测误差可以表示为：，计算后验和先验前向预测误差之间的关系：，最小加权最小二乘误差的时间更新方程为：(k-1,N)+,转换因子的更新方程为：(k,N+1)=(k-1,N)，前向预测抽头系数向量更新方程为：=(k-1,N)，其中(k,N+1)的更新方程为：(k,N+1)=+；

（2）后向预测关系式：后验和先验的后向预测误差关系表达式为：，最小加权最小二乘误差的时间更新方程为：(k-1,N)+，后向预测抽头系数向量更新方程为=(k,N)，其中 (k,N+1)的更新方程为：=-，则 (k,N+1)中的最后一个元素可以表示为：=，关于的更新方程为：=-；

（3）联合过程估计：实现输入信号与期望信号的联合估计，其先验误差为：e(k,N)=d(k)-(k-1,N)X(k,N)，其先验误差与后验误差的关系为：(k,N)=e(k,N)，联合过程估计其抽头系数的时间更新关系式为W(k,N)=W(k-1,N)+(k,N);

步骤二：经过位置控制器+()()+g()+SC=，得到关节电机的驱动力矩；

步骤三：阻尼-弹簧-质量系统可以代表系统的惯性、阻尼和刚度特性，其数学模型的微分方程式为：，当关节停止主动运动而进行受匀速牵引力牵引随动时，若满足条件=0，期望位置便与牵引点位置重合，=，将关节在工作空间中的位置修正量用表示，经过拉格朗日变换后，原微分方程式改为：；

步骤四：力反馈信号的预处理：=T(t)，其中代表了在接触力坐标系{O-xyz}中的实际接触力，代表了在传感器坐标系{-}中的传感器力反馈，T(t)是从传感器坐标系到接触力坐标系的转换矩阵，其与拉紧过程开始后的时间有关：

T=，L=-vt，将传感器采集到的数据转换成所需要的实际接触力；

步骤五：当接触力采集回来后，与期望接触力相减得到接触力误差，经过阻抗控制得到位置修正量去修正期望轨迹从而获得轨迹控制量，经过逆运动学(X)得到关节轨迹控制量对关节位置控制内环进行位置控制；

步骤六：阻抗参数的选择：

（1）阻抗控制的弹簧阻尼模型二阶方程为：+2=0，,=，当阻抗参数的选择满足条件一时，关节从自由运动至受限空间的过渡过程才能够达到稳定；

（2）采用不同的阻抗控制参数、配比；

步骤七：阻抗控制参数优化：

根据拉紧过程的优化目标，建立优化目标函数：

=，

；

（2）目标函数的离散表达：根据理想阻抗特性有H(s)=，对系统进行双线性变换，满足条件二，得到H(s)=，其中，可得阻抗控制器的离散表达式为：-；

步骤八：根据优化的阻抗参数，驱动关节进行相应的运动。

2.根据权利要求1所述的基于双定子调磁电机的关节模块柔顺运动控制方法，其特征在于，所述步骤一（1）中的先验是指利用k-1时刻的滤波系数矢量估计k时刻的输出，后验是指利用k时刻的滤波系数矢量估计k时刻的输出。

3.根据权利要求1所述的基于双定子调磁电机的关节模块柔顺运动控制方法，其特征在于，所述步骤三中、分别代表阻尼-弹簧-质量系统在工作空间中不同方向的期望惯量、期望阻尼和期望刚度，X是关节在工作空间中的实际位置，是关节在工作空间中产生期望接触力的期望轨迹，是关节与环境间的实际接触力，表示关节与环境间接触力与期望接触力之间的偏差。

4.根据权利要求1所述的基于双定子调磁电机的关节模块柔顺运动控制方法，其特征在于，所述步骤六（1）中为目标阻抗参数方程的阻尼比,是目标阻抗参数方程的固有频率。

5.根据权利要求1所述的基于双定子调磁电机的关节模块柔顺运动控制方法，其特征在于，所述步骤六（1）条件一为。