[发明专利]一种力矩控制方法、装置、终端设备及存储介质

权利要求书

1.一种力矩控制方法，其特征在于，包括：

建立串联弹性驱动器的标称动力学模型；

通过扰动观测器根据所述标称动力学模型、当前时刻电机输入的电流值和当前时刻所述串联弹性驱动器的输出力矩，获得实时扰动量；

通过前馈补偿器根据所述标称动力学模型和所述电机的转动惯量的缩放系数，获得前馈动力学模型；

根据所述前馈动力学模型和所述串联弹性驱动器的期望输出力矩，获得前馈补偿量；

根据所述实时扰动量、所述前馈补偿量和通过比例微分控制器获得的理想电流值，获得期望电流值并输出至所述电机。

2.如权利要求1所述的力矩控制方法，其特征在于，所述建立串联弹性驱动器的标称动力学模型，包括：

根据电机的动力学模型和负载的动力学模型，建立串联弹性驱动器的标称动力学模型。

3.如权利要求2所述的力矩控制方法，其特征在于，所述电机的动力学模型的表达式为：

其中，J_m表示所述电机的转动惯量，θ_m表示所述电机的转动角度，B_m表示所述电机的阻尼项，K_s表示弹性元件的刚度，θ_l表示所述负载的转动角度，τ_dm表示所述电机的不确定因素，τ_m表示所述电机的输出力矩；

所述负载的动力学模型的表达式为：

其中，J_l表示所述负载的转动惯量，B_l表示所述负载的阻尼项，τ_ext表示所述负载受到的来自外界环境的力矩；

所述标称动力学模型的表达式为：

τ_s(s)＝K_sΔθ

Δθ＝θ_m-θ_l

其中，P_n(s)表示所述标称动力学模型，i(s)表示所述电机输入的电流值，τ_s(s)表示所述串联弹性驱动器的输出力矩，β表示所述电机的等效力矩系数，s表示拉普拉斯变换中的复数变量，Δθ表示所述弹性元件的形变量。

4.如权利要求1所述的力矩控制方法，其特征在于，所述通过扰动观测器根据所述标称动力学模型、当前时刻电机输入的电流值和当前时刻所述串联弹性驱动器的输出力矩，获得实时扰动量，包括：

通过标称动力学模型建立低通滤波器的滤波器模型；

通过扰动观测器根据所述标称动力学模型获得所述标称动力学模型的逆模型；

根据所述标称动力学模型的逆模型、当前时刻电机输入的电流值、当前时刻所述串联弹性驱动器的输出力矩和所述滤波器模型，获得实时扰动量。

5.如权利要求4所述的力矩控制方法，其特征在于，所述滤波器模型的表达式为：

其中，Q(s)表示所述滤波器模型，s表示拉普拉斯变换中的复数变量，ω_q表示所述低通滤波器的截止频率；

所述实时扰动量的表达式为：

其中，表示的所述扰动量，Q(s)表示所述滤波器模型，i⁰(s)表示当前时刻所述电机输入的电流值，表示所述标称动力学模型的逆模型，表示当前时刻所述串联弹性驱动器的输出力矩。

6.如权利要求1所述的力矩控制方法，其特征在于，所述前馈动力学模型的表达式为：

其中，P_ff(s)表示所述前馈动力学模型，α表示所述电机的转动惯量的缩放系数，β表示所述电机的等效力矩系数，K_s表示弹性元件的刚度，J_m表示所述电机的转动惯量，s表示拉普拉斯变换中的复数变量，B_m表示所述电机的阻尼项。