發(fā)布時間：2021-07-31 06:46

　　伺服控制系統(tǒng)是機器人系統(tǒng)中極其重要的一部分,伺服控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣,直接決定了機器人在工作運行過程中能否滿足控制精度的要求。在設(shè)計整定以及調(diào)試一個快響應(yīng)性和高穩(wěn)定性的伺服控制系統(tǒng)時,需要充分的了解伺服系統(tǒng)的組成、伺服電機的工作原理和控制模式、PID控制器的工作原理等。論文分析論述了伺服系統(tǒng)相關(guān)基礎(chǔ)理論,以伺服電機的三種控制模式為切入點,選擇分析關(guān)節(jié)機器人中比較常用的基于速度控制模式和位置控制模式這兩種伺服控制系統(tǒng)進行研究。建立了這兩種控制模式下的伺服控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,在Simulink中對基于速度控制模式和位置控制模式的伺服控制系統(tǒng)進行PID控制器的矢量仿真建模。把通過伺服電機選型計算出來的伺服電機參數(shù)和通過伺服三環(huán)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型計算出來的PID控制器增益參數(shù)帶入到相對應(yīng)的矢量仿真系統(tǒng)中,用來驗證仿真模型的正確性。當搭建的矢量仿真模型滿足伺服系統(tǒng)的控制要求時,對基于速度控制模式下的伺服控制系統(tǒng)進行關(guān)于速度環(huán)PI增益參數(shù)的調(diào)試,來分析速度環(huán)比例增益參數(shù)和積分增益參數(shù)對伺服控制系統(tǒng)動態(tài)特性的影響,對基于位置控制模式下的伺服控制系統(tǒng)進行關(guān)于位置環(huán)P增益參數(shù)的調(diào)試,來分析位置環(huán)比例增益參數(shù)對... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

關(guān)節(jié)機器人伺服系統(tǒng)

沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文4如圖1.3所示的開環(huán)伺服控制系統(tǒng)沒有位置或者速度的反饋環(huán)節(jié)，輸入信號直接經(jīng)過脈沖的分配和功率放大器到達伺服電機、執(zhí)行機構(gòu)，最終執(zhí)行結(jié)構(gòu)控制運動對象進行相應(yīng)的運動，基于此伺服系統(tǒng)穩(wěn)定性相對比較好。因為沒有速度和位置的反饋，所以控制精度只能取決于執(zhí)行機構(gòu)和機械傳動部分的物理精度，控制精度和另外兩種閉環(huán)控制系統(tǒng)的精度存在一定的差距。當然像這種沒有反饋環(huán)節(jié)的控制系統(tǒng)因其機械和控制結(jié)構(gòu)比較簡單、工作比較平穩(wěn)、現(xiàn)場的調(diào)試和維護方便簡單、整體成本相對來說比較低，在那些對控制精度要求不算太高的工作場合能夠得到普遍應(yīng)用，像裝卸貨機器手臂和低端數(shù)控機床等。圖1.3開環(huán)伺服控制系統(tǒng)Fig.1.3openloopservocontrolsystem半閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)的反饋環(huán)節(jié)接入點如圖1.4所示，直接從動力裝置（一般是伺服電機編碼器）接入，通過編碼器的反饋脈沖來進行檢測，不像全閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)直接從被控對象的實際位置接入。因為半閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)中不包含或僅僅包含些許被控對象的傳動環(huán)節(jié)，所以系統(tǒng)能夠獲得比較出色的控制性能。盡管反饋環(huán)節(jié)的接入點選擇在絲杠的情況下，會比其它控制方式多一些外部干擾，但是誤差可以通過反饋環(huán)節(jié)進行改善，基于此也能獲得比較高的控制精度。半閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和調(diào)試比開環(huán)伺服控制系統(tǒng)稍微復(fù)雜一點，但帶來的控制精度也有所提高，一般在工業(yè)機器人中得到了大量的應(yīng)用。圖1.4半閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)Fig.1.4semiclosedloopservocontrolsystem

沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文4如圖1.3所示的開環(huán)伺服控制系統(tǒng)沒有位置或者速度的反饋環(huán)節(jié)，輸入信號直接經(jīng)過脈沖的分配和功率放大器到達伺服電機、執(zhí)行機構(gòu)，最終執(zhí)行結(jié)構(gòu)控制運動對象進行相應(yīng)的運動，基于此伺服系統(tǒng)穩(wěn)定性相對比較好。因為沒有速度和位置的反饋，所以控制精度只能取決于執(zhí)行機構(gòu)和機械傳動部分的物理精度，控制精度和另外兩種閉環(huán)控制系統(tǒng)的精度存在一定的差距。當然像這種沒有反饋環(huán)節(jié)的控制系統(tǒng)因其機械和控制結(jié)構(gòu)比較簡單、工作比較平穩(wěn)、現(xiàn)場的調(diào)試和維護方便簡單、整體成本相對來說比較低，在那些對控制精度要求不算太高的工作場合能夠得到普遍應(yīng)用，像裝卸貨機器手臂和低端數(shù)控機床等。圖1.3開環(huán)伺服控制系統(tǒng)Fig.1.3openloopservocontrolsystem半閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)的反饋環(huán)節(jié)接入點如圖1.4所示，直接從動力裝置（一般是伺服電機編碼器）接入，通過編碼器的反饋脈沖來進行檢測，不像全閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)直接從被控對象的實際位置接入。因為半閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)中不包含或僅僅包含些許被控對象的傳動環(huán)節(jié)，所以系統(tǒng)能夠獲得比較出色的控制性能。盡管反饋環(huán)節(jié)的接入點選擇在絲杠的情況下，會比其它控制方式多一些外部干擾，但是誤差可以通過反饋環(huán)節(jié)進行改善，基于此也能獲得比較高的控制精度。半閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和調(diào)試比開環(huán)伺服控制系統(tǒng)稍微復(fù)雜一點，但帶來的控制精度也有所提高，一般在工業(yè)機器人中得到了大量的應(yīng)用。圖1.4半閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)Fig.1.4semiclosedloopservocontrolsystem

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]IC制造裝備無齒輪羅茨真空泵永磁同步電動機控制研究[D]. 吳煒樺.沈陽工業(yè)大學(xué) 2018
[3]基于SPC 1068的永磁同步電機伺服控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. 邊順甬.東南大學(xué) 2018
[4]基于繩驅(qū)動的蛇形臂多關(guān)節(jié)伺服驅(qū)動技術(shù)的研究[D]. 吳建剛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[5]基于斜盤式軸向柱塞泵的復(fù)合控制系統(tǒng)研究[D]. 王航.昆明理工大學(xué) 2018
[6]繩驅(qū)動機器人的系統(tǒng)設(shè)計及運動控制研究[D]. 徐偉.南京航空航天大學(xué) 2018
[7]基于負載模擬器的伺服電機力矩測試系統(tǒng)研究[D]. 嚴璐.南京理工大學(xué) 2018
[8]雙Y移30°六相永磁同步電機矢量控制策略研究[D]. 史友情.蘭州交通大學(xué) 2017
[9]伺服系統(tǒng)機械諧振抑制的研究[D]. 李瑤.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[10]基于HLS的多軸控制系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)[D]. 牛盼情.華中科技大學(xué) 2015



本文編號：3312981