(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210466969.2 (22)申请日 2022.04.29 (71)申请人 北京科技大 学 地址 100083 北京市海淀区学院路3 0号 (72)发明人 潘月斗　耿广磊　 (74)专利代理 机构 北京市广友专利事务所有限 责任公司 1 1237 专利代理师 张仲波 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种弹性机 器人关节角位移 跟踪控制方法 (57)摘要 本发明提供一种弹性机器人关节角 位移跟 踪控制方法， 属于机器人关节控制领域。 所述方 法包括： 建立三惯量弹性系统数学模型， 将三惯 量弹性系统等效为具有传动比的双惯量弹性系 统， 得到三惯量弹性系统等效数学模型， 并将三 惯量弹性系统等效数学模型转换为状态空间方 程； 根据得到的状态空间方程， 构建三惯量弹性 系统的动态方程； 对动态方程进行线性化处理， 并建立符合三惯量弹性系统特性及运行条件的 对数变增益PI型迭代学习控制律。 采用本发明， 能够提高三惯量弹性系统角位移跟踪与角速度 跟踪的准确性。 权利要求书3页 说明书9页 附图3页 CN 114932548 A 2022.08.23 CN 114932548 A 1.一种弹性机器人关节角位移 跟踪控制方法， 其特 征在于， 包括： 建立三惯量弹性系统数学模型， 将三惯量弹性系统等效为具有传动比的双惯量弹性系 统， 得到三惯量弹性系统等效数学模型， 并将三惯量弹性系统等效数学模型转换为状态空 间方程； 根据得到的状态空间方程， 构建三惯量弹性系统的动态方程； 对动态方程进行线性化处理， 并建立符合三惯量弹性系统特性及运行条件的对数变增 益PI型迭代学习控制律。 2.根据权利要求1所述的弹性机器人关节角位移跟踪控制方法， 其特征在于， 建立的三 惯量弹性系统数 学模型表示 为： 其中， JM表示电机侧转动惯量； 表示电机侧角加速度； ωM表示电机侧角速度； θM表示 电机侧角位移； BM表示电机侧粘滞阻尼系数； TMR表示电机与传动负载之 间的弹性连接转矩； JR表示传动负载转动惯量； 表示传动负载角加速度； ωR表示传动负载角速度； θR表示传动 负载角位移； BR表示传动负载粘滞阻尼系数； TRL表示传动负载与动态负载之间的弹性连接 转矩； i表示传动负载传动比； JL表示动态负载转动惯量； 表示动态负载角加速度； ωL表 示动态负载角速度； θL表示动态负载角位移； BL表示动态负载粘滞阻尼系数； s表示微分算 子； bMR表示电机与传动负载之间传动轴的粘滞阻尼系数； bRL表示传动负载与动态负 载之间 传动轴的粘滞阻尼系数； KMR表示电机与传动负载之间传动轴的刚度系数； KRL表示传动负载 与动态负载 之间传动轴的刚度系数； TL表示不可重复的未知动态负载干扰， TM表示控制电机 的输入转矩。 3.根据权利要求2所述的弹性机器人关节角位移跟踪控制方法， 其特征在于， 当传动负 载与电机之间的传动刚度大于预设值， 则其角位移、 角速度、 角加速度与电机侧角位移、 角 速度、 角加速度分别相等， 即θM＝θR、 ωM＝ωR， 三惯量弹性系统等效数学模型表示 为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114932548 A 2其中， 分别表示电机侧角速度、 动态负载角速度。 4.根据权利要求3所述的弹性机器人关节角位移跟踪控制方法， 其特征在于， 状态 空间 方程表示 为： 5.根据权利要求1所述的弹性机器人关节角位移跟踪控制方法， 其特征在于， 若J(θj (t))、 B( θj(t)， )均为θM、 θL、 相关的函数矩阵， 将三惯 量弹性系统的动态方程表 示为： 其中， 为惯性项， 为粘滞阻尼 项， 传动比及 传动刚度项， KT为控制电机 输入电流增益系数， iT为控制电机 输入电流； j为当前迭代次数， t∈[0， tf]为时间， tf为迭 代固定时间长度最大值； 其中， 所述 三惯量弹性系统满足如下 特性： (1)J( θj(t))为对称正定的有界矩阵， 代 表三惯量弹性系统的转动惯性项； (2) 为斜对称矩阵， 即满足 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114932548 A 3