機電集成靜電諧波微型傳動系統是一種微型廣義復合傳動系統,利用柔輪的波動變形實現運動傳遞和運動轉換�？刂葡到y是機電集成靜電諧波傳動系統的重要組成部分,控制著該傳動系統的啟動、停機、調速和定位等功能。和傳統的傳動系統相比,機電集成靜電諧波傳動更依賴于控制系統,因為該微型傳動要求更精確的位置定位和更快的速度響應。因此,控制理論和控制方法的研究對機電集成靜電諧波傳動的設計、分析和性能控制具有重要的現實意義和應用價值。 本文深入研究了機電集成靜電諧波傳動系統的工作原理,在此基礎上建立了機電集成靜電諧波傳動系統的動力學模型,得出了傳動系統的開環(huán)控制模型。 建立了機電集成靜電諧波傳動系統的PID控制理論,在經典PID控制系統參數設計的基礎上,以單純形法為手段進行了PID控制參數的二次尋優(yōu),并運用Matlab/Simulink軟件比較了尋優(yōu)前后的系統控制性能。 計算了機電集成靜電諧波傳動系統在單相單極和三相單極兩種驅動系統下柔輪產生的力矩,比較了兩種驅動系統下的力矩特性,討論了控制系統對力矩波動的電壓補償控制。 介紹了以非線性跟蹤—微分器和非線性PID為基本單元組成的非線性PID調節(jié)器的基本原理,研究了機電集成靜電諧波傳動的非線性控制,并進行了Matlab/Simulink仿真驗證,結果表明,采用非線性PID控制系統后,可以有效改善系統的靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定性、提高控制系統的魯棒性,取得良好的控制效果。
【學位單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2008
【中圖分類】：TH-39
【部分圖文】：

16圖 3-3 臨界穩(wěn)定系統Fig.3-3 Critical stable system表 3-1 極限靈敏度法的參數選擇le 3-1 Parameters of limiting sensitivityKPTI0.5Ku無 0.45Ku0.85Pu0.6Ku0.5Pu0.1電諧波傳動的 PID 控制系統分系統 圖 2-5 所示為系統的開環(huán)控控制系統如圖 3-4 所示。

圖 4-6 單相單極電場驅動的工作過程.4-6 The operation of the drive with single phase and single pole pair electric field.1 電壓變化過程由上面的分析可知，電極上的充電時間 T = 4τ，當微柔輪的第一部分一個完整的電循環(huán)后，電極上電壓隨時間的變換規(guī)律如下( 6 ) /( 6 ) /( 3 6 ) /( 4 6 ) /(1 ) ( 6 6 )( 6 3 6 )) ( 0,1, 2 )(1 ) (3 6 4 6 )(4 6 6 6 )t kT Rcst T kT Rcst T kT Rcst T kT Rcsu e kT t T kTu e T kT t T kT ku e T kT t T kTu e T kT t T kT ≤ ≤ + + < ≤ += = + < ≤ + + < ≤ + (4-8)微柔輪的第四部分經過一個完整的電循環(huán)后，電極上電壓的變化規(guī)律一部分相同，只是符號相反，所以不再贅述。由圖 4-6 可知微柔輪第

0 1 2 3 4 5 6 7x 10-900.20.40.60.811.2time(sec) (uv)圖 4-18 消除角速度波動的補償電壓Fig.4-18 The compensation voltage for removing angular speed fluctuation為了對補償電壓進行驗證，用 Simulink 建立系統的仿真模型如圖 4-19所示。其中，In1 為補償電壓即式(4-42)，In2 為擾動力矩即式(4-35)，系統的輸出可以返回到 Matlab 中查看，經仿真驗證系統的輸出為圖 4-20，從仿真后的波形中可以看出，上面求出來的補償電壓是正確的。
【引證文獻】

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1 石旭;機電集成靜電諧波傳動偏心分析及控制[D];燕山大學;2011年

本文編號：2838105