[发明专利]冗余并联跟踪机构在混合电机工况下的驱动力优化方法

权利要求书

1.一种冗余并联跟踪机构在混合电机工况下的驱动力优化方法，其特征在于，包括：

建立冗余并联构型跟踪机构的动力学模型，并通过线性代数与几何方法将所述动力学模型的无穷多组动力学解转化为关于力矩分配参数的线性表达；

根据所述关于力矩分配参数的线性表达，确定所述关于力矩分配参数的瞬时功率表达式；

确定所述混合电机的多种工作状态组合，并针对所述混合电机的当前工作状态组合，根据所述瞬时功率表达式计算在所述当前工作状态组合下所述冗余并联构型跟踪机构的瞬时功率；

判断所述当前工作状态组合下所述冗余并联构型跟踪机构的瞬时功率，是否小于目标瞬时功率；

若否，则进入下一个工作状态组合下冗余并联构型跟踪机构的瞬时功率的计算，否则将所述当前工作状态组合下所述冗余并联构型跟踪机构的瞬时功率作为新的目标瞬时功率，并进入下一个工作状态组合下冗余并联构型跟踪机构的瞬时功率的计算；

从计算获得的多种工作状态组合下冗余并联构型跟踪机构的瞬时功率中，选取最小值，并根据所述最小值确定对应的力矩分配参数的最优值；

根据所述力矩分配参数的最优值和所述瞬时功率表达式计算最小范数解下对应的驱动力矩；其中，

所述动力学模型如下表示：

其中，J为雅可比矩阵，表示与所述冗余并联构型跟踪机构中聚光镜固连的动平台的速度到驱动关节速度的线性映射关系，τ＝[τ₁ τ₂ τ₃]^T为所述冗余并联构型跟踪机构中各驱动轴的驱动力，与分别为广义速度与广义加速度，M为惯量矩阵，H为离心力/科氏力矩阵，G为重力向量；

所述关于力矩分配参数的瞬时功率表达式如下：

其中，k_i表示所述混合电机中第i电机工作状态系数，当电机i以发电机状态工作时，k_i＝0，否则k_i＝1；Ω_i表示所述电机i的电阻，K_Ti表示所述电机i的扭转常数，K_Ei表示所述电机i的反电动势系数，r_i表示驱动关节i的减速比，τ_ni表示最小范数解下所述驱动关节i的驱动力矩，表示所述驱动关节i的转速，Q_i3表示Q的第i行第3列。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关于力矩分配参数的线性表达如下：

τ＝τ_n+xτ₀

其中，τ_n＝Q[p^TR^-1 0]^T为所述动力学模型的最小范数解，Q和R是对所述雅可比矩阵进行QR分解的结果，即J＝Q[R^T 0]^T；τ₀＝null(J^T)∈R^3×1为所述动力学模型的通解，即为矩阵J^T的零空间的一组基；x为所述力矩分配参数，x为任意常数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述瞬时功率表达式计算在所述当前工作状态组合下所述冗余并联构型跟踪机构的瞬时功率，包括：

根据所述瞬时功率表达式，在满足驱动力矩方向与假设一致的约束的情况下多个瞬时功率；其中，所述约束为

从所述多个瞬时功率中选取最小的瞬时功率作为所述当前工作状态组合下所述冗余并联构型跟踪机构的瞬时功率。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

根据所述最小范数解下对应的驱动力矩计算所述冗余并联构型跟踪机构的最小能量消耗。