【技术实现步骤摘要】
一种机器人关节伺服电机柔顺控制方法
[0001]本专利技术涉及机器人关节控制领域，特别是指一种机器人关节伺服电机柔顺控制方法。
技术介绍
[0002]关节机器人也称关节手臂机器人或关节机械手臂，是当今工业领域中最常见的工业机器人的形态之一，适合用于诸多工业领域的机械自动化作业。比如，自动装配、喷漆、搬运、焊接等工作，关节机器人利用电机驱动，使用高精度永磁同步电机矢量控制系统实现机器人关节的高精度控制。
[0003]永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor，PMSM)具有尺寸小、惯量小、响应速度快、效率高等优点。高精度机器人关节多采用永磁同步电机与矢量(包括电机电压、电流等)控制的方法，然而当系统作用于一些刚性变化较大或者负载受力突变时，系统调节时间较慢，会产生超调。
技术实现思路
[0004]本专利技术实施例提供了机器人关节伺服电机柔顺控制方法，能够显著减小机器人关节伺服控制系统在机器人关节末端负载转矩突变时的动态调节时间。
[0005]本专利技术实施...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种机器人关节伺服电机柔顺控制方法，其特征在于，包括：S101，建立符合机器人关节柔顺控制标准的永磁同步电机数学模型；S102，根据建立的永磁同步电机数学模型，确定电机转子的角动量与转矩冲量的平衡关系；S103，若机器人关节末端负载转矩突变，判断负载转矩变化量是否超过预先设定的阈值；S104，若超过预先设定的阈值，则根据建立的永磁同步电机数学模型及确定的电机转子的角动量与转矩冲量的平衡关系，确定逆变器矢量变换的时刻。2.根据权利要求1所述的机器人关节伺服电机柔顺控制方法，其特征在于，建立的永磁同步电机数学模型包括：三项永磁同步电机d轴和q轴电压方程、磁链方程、永磁同步电机电磁转矩方程及电机运动学方程；其中，三项永磁同步电机d轴和q轴电压方程为：磁链方程为：永磁同步电机电磁转矩方程为：电机运动学方程为：其中，U
d
、U
q
分别表示d轴电压、q轴电压，R
s
表示定子等效电阻，p为微分算子，ω
t
表示t时刻的电机角速度，i
d
、i
q
分别表示d轴电流、q轴电流，L
d
、L
q
分别表示d轴、q轴定子等效电感，ψ
f
为转子总磁链矢量，ψ
d
、ψ
q
分别为电机定子磁链d轴和q轴分量，J表示电机转子的转动惯量，T
e
表示电磁转矩，T
L
表示负载转矩，B0表示摩擦系数，p
n
为电机极对数。3.根据权利要求2所述的机器人关节伺服电机柔顺控制方法，其特征在于，电机转子的角动量与转矩冲量的平衡关系表示为：
其中，ω
t
′
表示t
′
时刻的电机角速度；忽略摩擦系数B0，得到电机转子的角动量与转矩冲量的平衡关系为：4.根据权利要求3所述的机器人关节伺服电机柔顺控制方法，其特征在于，所述负载转矩突变包括：负载转矩突增和负载转矩突减；其中，负载转矩突增时，电磁转矩上升过程中电机转子的角动量与转矩冲量满足：负载转矩突增时，电磁转矩下降过程中电机转子的角动量与转矩冲量满足：其中，S1为负载突增时，t0至t1时刻电磁转矩与负载转矩包围的面积；S2为负载突增时，t1至t3时刻电磁转矩与负载转矩包围的面积；ω
t0
、ω
t1
、ω
t3
分别为电机在t0、t1、t3时刻的角速度。5.根据权利要求4所述的机器人关节伺服电机柔顺控制方法，其特征在于，负载转矩突减时，电磁转矩下降过程中电机转子的角动量与转矩冲量满足：负载转矩突减时，电磁转矩上升过程中电机转子的角动量与转矩冲量满足：其中，S1′
为负载突减时，t0至t1时刻电磁转矩与负载转矩包围的面积；S2′
为负载突减时，t1至t3时刻电磁转矩与负载转矩包围的面积；ω
t0
、ω
t1
、ω
t3
分别为电机在t0、t1、t3时刻的角速度。6.根据权利要求3所述的机器人关节伺服电机柔顺控制方法，其特征在于，所述若超过预先设定的阈值，则根据建立的永磁同步电机数学模型及确定的电机转子的角动量与转矩冲量的平衡关系，确定逆变器矢量变换的时刻包括：若负载转矩在t0时刻发生突增，且突增量超过设定阈值，则在t0时刻控制逆变器发送前进矢量直至t2时刻，以斜率为k1的速度线性增加电磁转矩，当电磁转矩等于负载转矩时，记该时刻为t1时刻，根据角动量公式L
t
＝Jω
t
，得到t...
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