[发明专利]基于虚拟样机建模和周期性规划的球形电机协同控制

摘要

本发明公开了基于虚拟样机建模和周期性规划的球形电机协同控制系统，首先基于虚拟样机技术，逐步建立模拟实际样机的球形电机转子动力学模型。并通过可视化仿真，揭示该动力学模型在空载、考虑重力和摩擦等典型工况下的运动规律，进而完成所述球形电机转子动力学模型的优化。其次采用傅里叶级数设置球形电机转子的驱动力矩函数，实现两种基于周期性规划的典型工况运动。最后以轨迹跟踪控制为目标，基于接口模块搭建协同控制平台，实现球形电机转子动力学系统的滑模控制。本发明将虚拟样机建模技术和控制系统仿真技术相结合，大大简化球形电机转子动力学系统的调试过程，并可推广应用到其它复杂机电系统的研究领域。

主权项

基于虚拟样机建模和周期性规划的球形电机协同控制，其特征在于：包括以下步骤：（1）、使用三维绘图软件Pro/Engineer对球形电机转子进行物理建模；（2）、将建立好的物理模型导入动力学仿真软件ADAMS中，并添加质量属性、约束、重力以及动摩擦因数建立球形电机转子的虚拟样机模型，然后添加三维力矩函数，并通过后处理模块和动力学仿真揭示先倾斜后自旋、边倾斜边自旋两种典型工况下球形电机转子的运动规律，优化虚拟样机模型；（3）、基于傅里叶级数具有周期性且能逼近复杂型函数的特点，设置球形电机转子的驱动力矩函数，利用动力学仿真软件ADAMS，实现两种基于周期性规划的典型工况运动；（4）、通过创建接口模块，基于动力学仿真软件ADAMS和控制仿真软件MATLAB搭建球形电机机电一体化的协同控制平台，实现滑模控制。