發(fā)布時(shí)間：2017-10-29 17:16

  本文關(guān)鍵詞：直線電機(jī)伺服系統(tǒng)伺服動(dòng)剛度分析及測試技術(shù)研究

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【摘要】：直線電機(jī)伺服系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、精度高、速度大和剛度大以及在工作時(shí)噪聲低等特點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床等領(lǐng)域。直線電機(jī)伺服系統(tǒng)多工作在位置伺服的狀態(tài),伺服動(dòng)剛度是評(píng)價(jià)其性能的一個(gè)重要指標(biāo),它直接反映了系統(tǒng)的抵抗負(fù)載干擾產(chǎn)生位置偏差的能力。本文主要針對直線電機(jī)伺服系統(tǒng)伺服動(dòng)剛度領(lǐng)域的理論分析和測試技術(shù)這兩個(gè)方面進(jìn)行了較為深入的研究。首先,本文建立了典型直線伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并在Simulink中仿真分析了階躍負(fù)載力下的伺服動(dòng)剛度的影響因素,主要包括驅(qū)動(dòng)器硬件參數(shù)、控制參數(shù)、非線性因素、動(dòng)子質(zhì)量。本文進(jìn)一步對典型直線伺服系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和擾動(dòng)模型進(jìn)行分析,分析了控制參數(shù)和動(dòng)子質(zhì)量對正弦負(fù)載力下的伺服動(dòng)剛度的影響,并和前面的階躍負(fù)載力下的影響進(jìn)行了對比。兩種定義下的主要影響因素的影響趨勢一致,說明這兩種定義的伺服動(dòng)剛度存在內(nèi)在一致性,本文進(jìn)一步闡明了其一致性的理論基礎(chǔ)。這兩種不同的定義下的理論分析各有優(yōu)缺點(diǎn),前者側(cè)重最大偏差和動(dòng)態(tài)特性,后者側(cè)重穩(wěn)態(tài)偏差幅值和頻域特性。對比發(fā)現(xiàn)階躍負(fù)載力下的伺服動(dòng)剛度更適合作為在實(shí)際測試中的定義。為了測試階躍負(fù)載力下伺服動(dòng)剛度,傳統(tǒng)的重物加載法具有重復(fù)操作困難且不適用于大推力場合等缺點(diǎn)。針對這些缺點(diǎn),本文提出了直線電機(jī)加載法,并分析了基于該加載方法的測試平臺(tái)中影響伺服動(dòng)剛度測試精度的各個(gè)因素,針對各影響因素,提出相應(yīng)的降低其影響的方法。為了驗(yàn)證直線電機(jī)加載法的合理性,搭建了實(shí)際的伺服動(dòng)剛度的測試平臺(tái),主要包括整個(gè)測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和核心部件大推力直線直流加載電機(jī)的設(shè)計(jì)。對加載電機(jī)樣機(jī)進(jìn)行了溫升和推力實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了加載電機(jī)設(shè)計(jì)的合理性,適用于測試伺服動(dòng)剛度;通過對不同控制參數(shù)下伺服動(dòng)剛度的實(shí)驗(yàn)測試,驗(yàn)證前面伺服動(dòng)剛度影響因素的理論分析;進(jìn)一步對實(shí)驗(yàn)伺服動(dòng)剛度的測試結(jié)果進(jìn)行了誤差分析,分析表明直線電機(jī)加載法具有較高的測試精度;最后實(shí)驗(yàn)對比了傳統(tǒng)重物加載法和直線電機(jī)加載的測試結(jié)果,直線電機(jī)加載法測試結(jié)果隨機(jī)誤差小,具有更高的測試精度。
【關(guān)鍵詞】：直線伺服系統(tǒng) 伺服動(dòng)剛度 影響因素 測試平臺(tái) 直線電機(jī)加載
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM359.4;TM921.541
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題背景及研究意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 伺服動(dòng)剛度的定義10-12
• 1.2.2 伺服動(dòng)剛度的影響因素和提高方法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 直線電機(jī)測試系統(tǒng)和負(fù)載力加載方法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容15-18
• 第2章 直線伺服系統(tǒng)階躍負(fù)載力下伺服動(dòng)剛度分析18-35
• 2.1 引言18
• 2.2 直線永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型18-20
• 2.3 直線永磁同步電機(jī)的三閉環(huán)PID矢量控制系統(tǒng)及仿真20-23
• 2.4 階躍負(fù)載力下伺服動(dòng)剛度的影響因素分析23-34
• 2.4.1 驅(qū)動(dòng)器硬件參數(shù)對階躍負(fù)載力下伺服動(dòng)剛度的影響24-26
• 2.4.2 控制參數(shù)對階躍負(fù)載力下伺服動(dòng)剛度的影響26-29
• 2.4.3 非線性因素對階躍負(fù)載力下伺服動(dòng)剛度的影響29-33
• 2.4.4 動(dòng)子質(zhì)量對階躍負(fù)載力下伺服動(dòng)剛度的影響33-34
• 2.5 直線伺服系統(tǒng)伺服動(dòng)剛度的提高方法34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第3章 兩種伺服動(dòng)剛度定義及測試對比分析35-47
• 3.1 引言35
• 3.2 直線伺服系統(tǒng)的傳遞函數(shù)分析35-37
• 3.3 直線伺服系統(tǒng)的的伺服動(dòng)剛度影響因素對比分析37-44
• 3.3.1 電流環(huán)參數(shù)對兩種伺服動(dòng)剛度影響的對比分析38-39
• 3.3.2 速度環(huán)參數(shù)對兩種伺服動(dòng)剛度影響的對比分析39-41
• 3.3.3 位置環(huán)參數(shù)對兩種伺服動(dòng)剛度影響的對比分析41-42
• 3.3.4 動(dòng)子質(zhì)量對兩種伺服動(dòng)剛度影響的對比分析42-44
• 3.4 兩種伺服動(dòng)剛度定義內(nèi)在一致性及理論基礎(chǔ)44-45
• 3.5 兩種伺服動(dòng)剛度測試的對比分析45-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第4章 伺服動(dòng)剛度測試平臺(tái)及測量誤差影響因素分析47-54
• 4.1 引言47
• 4.2 重物加載和直線電機(jī)加載的對比分析47-48
• 4.3 基于直線電機(jī)加載的伺服動(dòng)剛度測試平臺(tái)48-49
• 4.4 伺服動(dòng)剛度測試誤差影響因素分析49-53
• 4.4.1 位置反饋精度對伺服動(dòng)剛度測量誤差影響分析49-50
• 4.4.2 附加質(zhì)量對伺服動(dòng)剛度測量誤差影響分析50-51
• 4.4.3 階躍負(fù)載力加載形式對伺服動(dòng)剛度測量誤差影響分析51-52
• 4.4.4 庫倫摩擦力對伺服動(dòng)剛度測量誤差影響分析52
• 4.4.5 實(shí)際階躍負(fù)載力的斜坡時(shí)間對伺服動(dòng)剛度的影響分析52-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第5章 直線伺服系統(tǒng)伺服剛度測試系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)研究54-71
• 5.1 引言54
• 5.2 測試系統(tǒng)平臺(tái)總體構(gòu)成54-55
• 5.3 大推力直線直流電機(jī)的設(shè)計(jì)55-58
• 5.3.1 大推力直線直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)55-57
• 5.3.2 大推力直線直流電機(jī)參數(shù)初步設(shè)計(jì)57
• 5.3.3 永磁體高度的對電磁推力幅值的影響57-58
• 5.3.4 永磁體寬度度的對電磁推力波動(dòng)率的影響58
• 5.4 加載電機(jī)的溫升實(shí)驗(yàn)58-60
• 5.5 加載電機(jī)推力實(shí)現(xiàn)與推力測試實(shí)驗(yàn)60-62
• 5.5.1 加載電機(jī)的電流控制61
• 5.5.2 加載電機(jī)的推力測試實(shí)驗(yàn)61-62
• 5.6 伺服動(dòng)剛度的影響因素探索實(shí)驗(yàn)62-67
• 5.6.1 階躍負(fù)載力幅值對伺服動(dòng)剛度測試結(jié)果的影響實(shí)驗(yàn)64-65
• 5.6.2 控制參數(shù)對伺服動(dòng)剛度的影響實(shí)驗(yàn)65-66
• 5.6.3 附加鐵板質(zhì)量對伺服動(dòng)剛度的影響實(shí)驗(yàn)66-67
• 5.7 伺服動(dòng)剛度的測試結(jié)果及誤差分析67-69
• 5.7.1 階躍力幅值的測量值和真實(shí)值的偏差來源68
• 5.7.2 最大位置偏差的測量值和真實(shí)值的偏差來源68-69
• 5.7.3 直線電機(jī)加載法測試伺服動(dòng)剛度結(jié)果系統(tǒng)誤差69
• 5.8 直線電機(jī)加載和重物加載測試結(jié)果對比分析69-70
• 5.9 本章小結(jié)70-71
• 結(jié)論71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其他成果76-78
• 致謝78

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前9條

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本文編號(hào)：1113916