1.一种用于控制刚柔耦合振镜电机的方法,其特征在于,所述刚柔耦合振镜电机包括:定子、相对于所述定子转动的转子、轴承座和光栅编码器;
所述转子包括:转轴、刚柔耦合轴承和多个磁铁;
所述多个磁铁极性交替地粘贴在所述转轴上;
所述转轴上安装有所述刚柔耦合轴承;
所述轴承座通过所述刚柔耦合轴承将所述转子定位在所述定子中;
所述刚柔耦合轴承包括:刚性轴承和能够发生弹性形变的柔性铰链环,所述柔性铰链环被固定在所述刚性轴承的内圈内;
所述光栅编码器用于测量所述转轴的角位移量;
所述方法需要对运动规划的最大加速度做限制,所述最大加速度由驱动单元正常运行时能产生的最大转矩减去最大扰动力再除以电机转子惯量得到;
所述方法还包括以下步骤:
步骤1,设置电机转轴的反馈,以转子的驱动单元为执行器,建立所述振镜电机的闭环控制系统;
其中,所述的反馈设置为以下两种量中的其中一种:第一种:以所述转轴的角位移为反馈;
第二种:以所述转轴的角位移和角速度为反馈;
步骤2,对所述转轴进行旋转运动规划,得到转轴的角位移信息、角速度信息和角加速度信息;
接下来有两种情况:
第一种,当所述的反馈为角位移时,将测量到的转轴的角位移反馈与运动规划的角位移信息做差,得到角位移差;
第二种,当所述的反馈为角位移和角速度时,除所述角位移差之外,还需计算测量到的转轴的角速度反馈与运动规划的角速度信息做差,以得到角速度差;
步骤3,将所述角位移差与控制量一起输入到扩张状态观测器ESO,估计所述转轴的角位移差、角速度差和扰动差,得到角位移差的估计值、角速度差的估计值、角扰动差的估计值;不论步骤1中是第一种还是第二种情况,步骤3的处理过程均相同;
步骤4,步骤4也分两种情况:第一种,当所述的反馈为角位移时,将所述角速度差的估计值与所述的角位移差输入到电机转轴的控制器中,对角位移差进行等比例增益放大,再对角位移差进行微分环节计算后乘以比例增益,得到控制器输出的控制量;
第二种,当所述的反馈为角位移和角速度时,将所述的角速度差与角位移差输入到电机转轴的控制器中,对速度差进行比例增益放大,得到控制器输出的控制量;
步骤5,对所述输出的控制量,以柔性铰链片组的固有频率为中心频率进行陷波滤波;
对PD控制器输出的控制量进行陷波滤波处理,需要将柔性铰链环产生的扰动力与运动规划的加速度信息在控制量中进行补偿;
步骤6,将所述扰动差的估计值、运动规划的加速度信息补偿到步骤5处理得到的控制量中,得到设计的控制量,此时所述的闭环控制系统转换为无扰动的工作平台控制系统。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,最大转矩由振镜电机的力常数乘以持续电流求得;
最大扰动力获取方法为:施加一恒定转矩T,测量角加速度曲线,取最小的角加速度值a,通过T‑df=Im*a可计算出最大扰动力df;电机转轴的惯量为Im。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述柔性铰链环包括:柔性铰链环内环、柔性铰链环外环和柔性铰链片组;
所述柔性铰链环内环与所述转轴紧密接触,所述柔性铰链环外环与所述刚性轴承的内圈紧密接触,所述柔性铰链片组在所述柔性铰链环内环与所述柔性铰链环外环之间环型等距分布。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述柔性铰链环的材质为铝合金且采用一体式加工制造。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述刚柔耦合振镜电机还包括:机座、固定在机座上的读数头安装架和固定在所述转轴上的编码盘安装架;
所述光栅编码器包括:编码器码盘和与所述编码器码盘组合使用的光栅读数头;
所述编码器码盘固定在编码盘安装架上;
所述光栅读数头固定在所述读数头安装架上。
6.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述刚柔耦合振镜电机还包括:振镜镜片和夹套;
所述夹套将所述振镜镜片固定在转轴的一端。