[发明专利]一种力矩控制方法、装置、终端设备及存储介质

说明书

本申请适用于串联弹性驱动器技术领域，提供一种力矩控制方法、装置、终端设备及存储介质，通过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标称动力学模型、当前时刻电机输入的电流值和当前时刻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标称动力学模型和电机的转动惯量的缩放系数，获得前馈动力学模型；根据前馈动力学模型和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，可以提高动态响应性能，确保控制精度和对外界扰动的鲁棒性，实现更好的控制效果，提高稳定性且算法简单。

技术领域

本申请属于串联弹性驱动器(Series Elastic Actuator，SEA)技术领域，尤其涉及一种力矩控制方法、装置、终端设备及存储介质。

背景技术

串联弹性驱动器技术是一种力控关节技术，通过在电机与负载之间串联弹性元件(弹簧等)实现，当电机驱动负载运动时，首先会使弹性元件发生弹性形变以产生弹性力矩，通过弹性力矩驱动负载运动，可通过测量弹性元件的形变量获得用于驱动负载的弹性力矩的大小。弹性元件提高了负载的柔顺性和抗冲击性，使得负载容易反驱，有天然的被动安全特性；同时，通过检测已标定刚度的弹性元件的形变量来检测弹性力矩，有较高的力保真性，进而可实现精确的力矩控制；此外，还可通过弹性元件实现能量的储存与释放，提高能量的使用效率。然而，弹性元件的引入使得串联弹性驱动器的刚度明显下降，从而使得串联弹性驱动器的力控带宽与刚性驱动器相比明显下降，此外，由于弹性元件将电机与负载解耦，其力控算法更加复杂，且负载更容易受到扰动影响，影响力矩控制的精度和鲁棒性。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种力矩控制方法、装置、终端设备及存储介质，以解决现有技术中串联弹性驱动器的力控算法复杂，负载更容易受到扰动影响，影响力矩控制的精度和鲁棒性的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种力矩控制方法，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。

本申请实施例的第二方面提供了一种力矩控制装置，包括：

模型建立单元，用于建立串联弹性驱动器的标称动力学模型；

扰动观测单元，用于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；

前馈补偿单元，用于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；

比例微分单元，用于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。

本申请实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，还包括串联弹性驱动器和负载，所述串联弹性驱动器包括电机和弹性元件，所述串联弹性驱动器与所述负载连接，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本申请实施例的第一方面所述方法的步骤。