本文關(guān)鍵詞：電動(dòng)舵機(jī)伺服系統(tǒng)的間隙與摩擦補(bǔ)償控制

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【摘要】：電動(dòng)舵機(jī)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(jī)、船舶、機(jī)器人等領(lǐng)域。電動(dòng)舵機(jī)是舵機(jī)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu),其任務(wù)是精確控制舵面的偏轉(zhuǎn),使被控對(duì)象達(dá)到預(yù)期的姿態(tài)或位置。舵機(jī)伺服系統(tǒng)的性能直接決定著整個(gè)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。在電動(dòng)舵機(jī)伺服系統(tǒng)中,間隙干擾和摩擦力矩干擾的存在對(duì)系統(tǒng)性能有著嚴(yán)重的影響。間隙干擾會(huì)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(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象、極限環(huán)振蕩等,進(jìn)而影響系統(tǒng)精度,降低系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。本文以某型電動(dòng)舵機(jī)為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,對(duì)包括間隙干擾和摩擦力矩干擾的伺服系統(tǒng)建模和補(bǔ)償問(wèn)題,從理論上進(jìn)行了分析和研究,并在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)提出的補(bǔ)償方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。針對(duì)間隙干擾,本文分析了間隙的機(jī)理,采用逆間隙模型,有效地補(bǔ)償了間隙非線(xiàn)性對(duì)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(dòng)態(tài)模型,也是目前最能完整的描述摩擦力矩各非線(xiàn)性現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模型。針對(duì)舵機(jī)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(bǔ)償方法,通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)測(cè)試,驗(yàn)證了算法的有效性。為了驗(yàn)證論文所提出的補(bǔ)償控制方法,本文搭建了一套完整的舵機(jī)伺服系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用直流電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu),應(yīng)用TMS320F28335 DSP搭建了伺服系統(tǒng)控制器硬件,運(yùn)用Matlab/Simulink設(shè)計(jì)了控制器軟件,利用Solidworks設(shè)計(jì)了伺服系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)�；谠撍欧到y(tǒng),完成了對(duì)間隙環(huán)節(jié)和摩擦力矩的特性分析及其補(bǔ)償方法研究。仿真分析和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)測(cè)試結(jié)果實(shí)驗(yàn)表明：逆間隙模型能有效地補(bǔ)償間隙環(huán)節(jié)非線(xiàn)性特性干擾,消除間隙干擾給系統(tǒng)帶來(lái)的不利影響；應(yīng)用基于LuGre模型的摩擦力矩前饋補(bǔ)償方法,控制系統(tǒng)能較好地補(bǔ)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM921.541

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本文編號(hào)：1242820