[发明专利]基于重力补偿器的控制方法

权利要求书

1.一种基于重力补偿器的控制方法，其特征在于，包括：

步骤一：将所述重力补偿器与垂向电机环路并联控制物体做三自由度Z、Rx、Ry运动，所述重力补偿器与垂向电机共用三个分别与所述三自由度对应的逻辑轴，所述重力补偿器提供物体在所述三自由度运动的驱动力；

步骤二：信号经三个逻辑轴的控制器后分为垂向电机控制通路和重力补偿器控制环路，所述重力补偿器控制环路包括三个独立气路；

步骤三：对所述重力补偿器控制环路的参数进行校准，使用校准后的参数参与重力补偿器控制环路以控制所述重力补偿器。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤二中重力补偿器控制环路具有开环和闭环功能，开环时重力补偿器平衡静态重力，闭环时参与动态驱动力补偿。

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤三中待校准参数依次为：比例压力阀因子、执行器偏置和增益平衡矩阵，所述比例压力阀因子为3个，所述执行器偏置有3个，所述增益平衡矩阵为3×3阶，有9个元素。

4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述步骤二中重力补偿器控制环路包括：所述比例压力阀因子，所述执行器偏置，所述增益平衡矩阵，测量系统，重力补偿器控制器，重力补偿器单元，比例压力阀和前馈设定值。

5.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述比例压力阀因子的校准步骤具体包括：

步骤1.1：所述重力补偿器控制环路断开，所述执行器偏置清零，设置所述前馈设定值；

步骤1.2：测量重力补偿器单元气腔内部的气压，根据所述气压和重力补偿器的活塞面积得到校准后的比例压力阀因子。

6.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述比例压力阀因子的校准公式为：

，

其中i的取值为1至3，Factor_i,cal是校准后的比例压力阀因子，Factor_i,old 是校准前的比例压力阀因子，F是前馈设定值，P_i是重力补偿器气腔内部的气压，S_i为第i个重力补偿器的活塞面积。

7.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述执行器偏置的校准根据逻辑轴控制器的输出进行计算，并采用叠代方法来计算校准后的执行器偏置。

8.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述执行器偏置的校准步骤具体包括：

步骤2.1：所述重力补偿器控制环路断开，设置所述前馈设定值，所述执行器偏置清零；

步骤2.2：使用校准后的比例压力阀因子，垂向电机控制通路闭环，三个逻辑轴设定值为0；

步骤2.3：追踪逻辑轴控制器的输出，取平均值；

步骤2.4：计算重力补偿器输出力的增量，再叠加到校准前执行器偏置上，得到校准后的执行器偏置；

步骤2.5：重复步骤2.3和2.4，直到所有重力补偿器输出力的增量都小于设定值，校准结束。

9.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述执行器偏置的校准公式为：

, 

其中，,Offset_1,old，Offset_2,old，Offset_3,old为校准前执行器偏置，Offset_1,cal，Offset_2,cal，Offset_3,cal为校准后的执行器偏置，F_Z, T_Rx, T_Ry分别为Z、Rx、Ry的逻辑轴控制器的输出，GB为增益平衡矩阵，取初始设计值，ΔF为重力补偿器输出力的增量。