本文關(guān)鍵詞：電動舵機伺服系統(tǒng)的間隙與摩擦補償控制

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【摘要】：電動舵機伺服系統(tǒng)是一種高精度位置伺服系統(tǒng),主要應(yīng)用于飛行器、飛機、船舶、機器人等領(lǐng)域。電動舵機是舵機運動的執(zhí)行機構(gòu),其任務(wù)是精確控制舵面的偏轉(zhuǎn),使被控對象達到預(yù)期的姿態(tài)或位置。舵機伺服系統(tǒng)的性能直接決定著整個控制系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)。在電動舵機伺服系統(tǒng)中,間隙干擾和摩擦力矩干擾的存在對系統(tǒng)性能有著嚴重的影響。間隙干擾會給系統(tǒng)造成穩(wěn)態(tài)誤差、振蕩等不良現(xiàn)象,甚至影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。摩擦力矩會使系統(tǒng)產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象、極限環(huán)振蕩等,進而影響系統(tǒng)精度,降低系統(tǒng)動態(tài)性能。本文以某型電動舵機為實驗對象,對包括間隙干擾和摩擦力矩干擾的伺服系統(tǒng)建模和補償問題,從理論上進行了分析和研究,并在實驗平臺上對提出的補償方法進行了實驗驗證。針對間隙干擾,本文分析了間隙的機理,采用逆間隙模型,有效地補償了間隙非線性對系統(tǒng)性能的影響。LuGre模型是一種描述兩物體間摩擦力矩的常用動態(tài)模型,也是目前最能完整的描述摩擦力矩各非線性現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模型。針對舵機伺服系統(tǒng)中的摩擦力矩,本文研究了基于LuGre摩擦模型的補償方法,通過仿真和實驗平臺測試,驗證了算法的有效性。為了驗證論文所提出的補償控制方法,本文搭建了一套完整的舵機伺服系統(tǒng)實驗平臺。該實驗平臺采用直流電動機作為執(zhí)行機構(gòu),應(yīng)用TMS320F28335 DSP搭建了伺服系統(tǒng)控制器硬件,運用Matlab/Simulink設(shè)計了控制器軟件,利用Solidworks設(shè)計了伺服系統(tǒng)機械機構(gòu)�；谠撍欧到y(tǒng),完成了對間隙環(huán)節(jié)和摩擦力矩的特性分析及其補償方法研究。仿真分析和實驗平臺測試結(jié)果實驗表明：逆間隙模型能有效地補償間隙環(huán)節(jié)非線性特性干擾,消除間隙干擾給系統(tǒng)帶來的不利影響；應(yīng)用基于LuGre模型的摩擦力矩前饋補償方法,控制系統(tǒng)能較好地補償摩擦力矩,消除摩擦力矩引起的不良現(xiàn)象。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM921.541

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本文編號：1242820