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申请/专利权人：天津大学

摘要：本发明公开了一种基于积分消除法的动力学参数辨识方法。本发明包括以下步骤：第一步：建立机构动力学模型；第二步：设计周期性的正弦激励轨迹；第三步：采集并滤波处理实验数据；第四步：设计定积分的时间区间；第五步：通过对总力矩作定积分，分离惯性力矩和摩擦力矩，分别辨识惯性参数和摩擦参数；第六步：设计验证轨迹，通过对比预测得到的驱动力矩与实测的驱动力矩结果，利用残差均方根来评价参数辨识结果的有效性。采用本方法可分离并单独辨识惯性参数与摩擦参数，以有效避免由于摩擦力与惯性力相差较大引起的辨识得到的参数失真问题，进而有效提高动力学参数的辨识效率和精度。

主权项：1.一种基于积分消除法的动力学参数辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、采用库伦+粘滞摩擦模型描述转动副的摩擦，基于Newton-Euler法建立考虑单自由度运动部件的动力学模型，动力学方程表示如下：τi＝τm,i+τf,i其中，式中，τi表示驱动力矩，τm,i表示惯性力和重力等对应项，τf,i表示摩擦力矩；mi和Iz,i分别表示该运动部件的质量和相对于转动副轴线的转动惯量；fi和bi分别表示库伦摩擦力和粘滞摩擦系数；步骤二、设计关节的周期性速度运动指令Tt，使得惯性力、重力对应项τm,i和摩擦力矩τf,i均为周期函数，且τm,i与速度指令的相位不同，τf,i与速度指令的相位相同；步骤三、将获得的关节激励轨迹编写成NC代码，然后输入到机器人的控制器中，驱动机器人单自由度关节运动；设置伺服周期和电流的采样周期，关节力矩信息根据伺服驱动器输出的电流信号计算得到，采集并使用低通滤波处理实验数据；步骤四、设计积分区间[tm,i,1,tm,i,2]，使得在此区间内对总的驱动力矩积分，消除摩擦力矩的影响，分离出惯性力、重力对应项： 其中，Bm,i＝Cx,imig，Cm,i＝-Cy,imig；步骤五、重复步骤二至步骤四，设计三组不同的周期性速度运动指令，获得三组步骤四中含未知惯性参数的非线性相关方程，联立方程辨识获得惯性参数Am,i，Bm,i和Cm,i；步骤六、利用步骤二和步骤三的过程中采集的实验驱动力矩，设计积分区间[tf,i,1,tf,i,2]，并在此区间内对驱动力矩积分，消除惯性力矩的影响，分离出摩擦力矩： 其中，Xf,i,1＝signAc,isinωit，Xf,i,2＝Ac,isinωit；步骤七、重复步骤二、三和步骤六，设计两组不同的周期性速度运动指令，获得两组步骤六中含未知摩擦参数的非线性相关方程，联立方程辨识获得摩擦参数fi和bi；步骤八、实验验证，设计一条不同于上述激励轨迹的可执行轨迹作为验证轨迹，采集并使用低通滤波处理实验测量所得的关节驱动力矩信号，将辨识获得的动力学参数带入动力学模型中，计算关节预测的驱动力矩信号，对比预测得到的驱动力矩与实测得到驱动力矩结果，利用力矩残差均方根来评价辨识获得的动力学参数的有效性。

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