力反饋裝置控制及伺服頻率分析

本文研究力反饋裝置的電機(jī)選取與力控制方法。通過(guò)分析力反饋系統(tǒng)特點(diǎn)，提出了電機(jī)最大電氣時(shí)間常數(shù)指標(biāo)與控制電機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的方法。通過(guò)一維力反饋裝置驗(yàn)證了該方法，并進(jìn)行了虛擬墻的實(shí)驗(yàn)研究。
力反饋系統(tǒng)是以力為模擬對(duì)象的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。力反饋系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初就必須考慮為了逼真再現(xiàn)所模擬的力模型而對(duì)電機(jī)選取和使用帶來(lái)的特殊要求。首先，人手操縱力反饋裝置時(shí)所施加的力通常會(huì)大于裝置輸出力，即電機(jī)負(fù)載大于或等于電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，也就是說(shuō)電機(jī)工作在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，且輸出轉(zhuǎn)矩需要根據(jù)力模型來(lái)調(diào)節(jié)。這就要求建立電機(jī)堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下控制信號(hào)與輸出轉(zhuǎn)矩
的精確模型。然而，電機(jī)堵轉(zhuǎn)常常被視為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作異常，電流過(guò)大將燒毀電機(jī)。
實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩的控制并保證電機(jī)安全是實(shí)現(xiàn)力反饋的關(guān)鍵。其次，要達(dá)到比較好的觸覺(jué)模擬效果，整個(gè)系統(tǒng)的伺服頻率最好有1kHz 以上【1】。這就要求電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩能在極短的伺服周期內(nèi)迅速做出反應(yīng)，即對(duì)電機(jī)電氣時(shí)間常數(shù)的要求。
本文主要研究力反饋系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的電機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩控制方法與電機(jī)電氣時(shí)間常數(shù)對(duì)系統(tǒng)伺服頻率的影響。