本文關(guān)鍵詞：伺服系統(tǒng)中抑制機械諧振方法的研究

  更多相關(guān)文章： 二質(zhì)量系統(tǒng) 加速度反饋 低通濾波器 快速終端滑模 自適應動態(tài)面

【摘要】：伺服系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應用。在伺服系統(tǒng)中,因為電機和負載間的傳動裝置不是理想剛體,系統(tǒng)容易產(chǎn)生機械諧振。機械諧振會降低伺服系統(tǒng)的動態(tài)跟蹤性能,甚至會使系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。本文針對傳動裝置不是理想剛體的伺服系統(tǒng),從控制的角度研究了機械諧振的抑制方法,主要研究內(nèi)容如下:(1)建立了二質(zhì)量系統(tǒng)的模型,討論了利用一般形式的控制器配置系統(tǒng)閉環(huán)主導極點來消除機械諧振的方法,根據(jù)系統(tǒng)的期望性能配置系統(tǒng)的閉環(huán)主導極點,給出了控制器參數(shù)的選取規(guī)則,并分析了每種主導極點配置方法的適用范圍。文中主要研究了閉環(huán)傳遞函數(shù)分母階次為三和四時的情況,指出了利用IP控制器配置系統(tǒng)極點相比利用傳統(tǒng)PI控制器配置系統(tǒng)極點的優(yōu)越性。(2)針對IP控制器不能配置任意負載慣量比的二質(zhì)量系統(tǒng)的極點的問題,分析了電機側(cè)加速度反饋對二質(zhì)量系統(tǒng)的影響,指出利用電機側(cè)加速度反饋能夠任意改變二質(zhì)量系統(tǒng)的等效負載慣量比。同時,討論了負載側(cè)加速度反饋對二質(zhì)量系統(tǒng)的影響,指出利用負載側(cè)加速度反饋可以任意改變二質(zhì)量系統(tǒng)的等效諧振頻率,通過將系統(tǒng)的等效諧振頻率調(diào)節(jié)到工作帶寬之外來消除機械諧振的影響。(3)針對諧振頻率較低的二質(zhì)量系統(tǒng),研究了基于低通濾波器的機械諧振抑制方法,設(shè)計了使電機端輸入輸出特性近似等效為參考模型輸入輸出特性的低通濾波器,同時設(shè)計了基于參考模型的快速終端滑模控制律,保證了系統(tǒng)的動態(tài)跟蹤性能。理論分析和仿真結(jié)果都證實了此種方法抑制伺服系統(tǒng)機械諧振的有效性。(4)針對部分參數(shù)未知且負載側(cè)存在摩擦的二質(zhì)量系統(tǒng),研究了基于自適應動態(tài)面算法的控制方法,利用摩擦的連續(xù)可微模型構(gòu)造了二質(zhì)量系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式,設(shè)計了基于自適應動態(tài)面算法的控制律,抑制了摩擦環(huán)節(jié)和機械諧振對系統(tǒng)的影響,保證了負載的動態(tài)跟蹤性能。最后,仿真驗證了此種方法的有效性。最后,總結(jié)了文中研究的幾種機械諧振抑制方法,并以此為基礎(chǔ)展望了未來消除機械諧振的方法。
【關(guān)鍵詞】：二質(zhì)量系統(tǒng) 加速度反饋 低通濾波器 快速終端滑模 自適應動態(tài)面
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH113.1;TP273
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 研究目的與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究近況及發(fā)展趨勢11-17
• 1.2.1 諧振抑制方法研究11-14
• 1.2.2 狀態(tài)觀測器的研究14-15
• 1.2.3 滑模算法的研究15-16
• 1.2.4 動態(tài)面算法研究16-17
• 1.3 主要問題及挑戰(zhàn)17
• 1.4 本文主要內(nèi)容17-19
• 第2章 二質(zhì)量系統(tǒng)模型和機械諧振抑制19-49
• 2.1 引言19
• 2.2 二質(zhì)量系統(tǒng)的模型19-23
• 2.3 配置主導極點抑制機械諧振23-42
• 2.4 仿真結(jié)果42-48
• 2.5 本章小結(jié)48-49
• 第3章 基于電機和負載加速度反饋的機械諧振抑制49-63
• 3.1 引言49-50
• 3.2 利用加速度反饋抑制機械諧振50-55
• 3.2.1 利用電機側(cè)加速度反饋抑制機械諧振50-51
• 3.2.2 利用負載側(cè)加速度反饋抑制機械諧振51-55
• 3.3 基于擴張狀態(tài)觀測器的加速度觀測器設(shè)計55-58
• 3.3.1 擴張狀態(tài)觀測器55-56
• 3.3.2 電機側(cè)和負載側(cè)加速度觀測器設(shè)計56-58
• 3.4 仿真結(jié)果58-62
• 3.4.1 電機側(cè)和負載側(cè)的加速度觀測器仿真59-60
• 3.4.2 電機側(cè)加速度反饋抑制機械諧振仿真60-61
• 3.4.3 負載側(cè)加速度反饋抑制機械諧振仿真61-62
• 3.5 本章小結(jié)62-63
• 第4章 基于低通濾波器的機械諧振抑制63-79
• 4.1 引言63
• 4.2 利用低通濾波器抑制機械諧振63-68
• 4.2.1 擾動觀測器63-64
• 4.2.2 控制器設(shè)計64-68
• 4.3 低通濾波器的設(shè)計68-73
• 4.3.1 低通濾波器的形式69-71
• 4.3.2 低通濾波器帶寬設(shè)計71
• 4.3.3 低通濾波器階次設(shè)計71-73
• 4.4 仿真結(jié)果73-78
• 4.5 本章小結(jié)78-79
• 第5章 基于自適應動態(tài)面算法的二質(zhì)量系統(tǒng)控制79-89
• 5.1 引言79-80
• 5.2 利用自適應動態(tài)面算法控制二質(zhì)量系統(tǒng)80-85
• 5.2.1 二質(zhì)量系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式81
• 5.2.2 自適應動態(tài)面算法控制律設(shè)計81-85
• 5.3 仿真結(jié)果85-88
• 5.4 本章小結(jié)88-89
• 結(jié)論89-91
• 參考文獻91-97
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單97-98
• 致謝98

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