機械齒隙是一種不可微的強非線性,普遍存在于伺服傳動系統(tǒng)當中,它的存在會導致伺服系統(tǒng)產(chǎn)生機械振蕩,加速機械零件劣化,產(chǎn)生機械噪聲,并且在齒隙結(jié)束時刻驅(qū)動側(cè)與從動側(cè)之間由于轉(zhuǎn)速不匹配還會產(chǎn)生沖擊振蕩。如果不對這種強非線性加以抑制,會嚴重影響伺服系統(tǒng)性能。為了解決這一問題,本文提出一種基于反步控制理論和時間最優(yōu)控制理論的切換反步控制策略。本文首先介紹了永磁同步電機不同坐標系下的數(shù)學模型、齒間間隙數(shù)學模型、雙慣量傳動系統(tǒng)數(shù)學模型以及基于矢量控制的全閉環(huán)伺服傳動系統(tǒng)。其次,分析了齒隙非線性環(huán)節(jié)的特性及影響,針對齒隙造成的振蕩問題,研究了一種切換反步控制策略。該策略在系統(tǒng)的齒隙階段和齒輪咬合階段分別采取不同的控制方式。在齒輪咬合期間,采用基于雙慣量系統(tǒng)數(shù)學模型的全閉環(huán)反步控制器;在齒隙期間,采用基于時間最優(yōu)理論的時間最優(yōu)控制器。為了確保切換動作的準確進行,設(shè)計了切換環(huán)節(jié)來準確切換兩種控制器。最后,在以DSP+FPGA為核心控制芯片的雙慣量伺服傳動系統(tǒng)硬件實驗平臺上,對切換反步控制器進行正確性和有效性驗證。實驗結(jié)果表明,該方法可以有效地抑制齒隙非線性,且具有良好的系統(tǒng)性能。 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

齒隙調(diào)Fig.6-2Backlashad

西安理工大學碩士學位論文386實驗驗證6.1實驗平臺圖6-1為含齒隙雙慣量伺服系統(tǒng)的實驗平臺，下面將在此平臺上驗證本文提出的控制方法。實驗平臺由上位機、驅(qū)動器（主電路與控制電路）、雙慣量系統(tǒng)和齒隙調(diào)節(jié)裝置構(gòu)成�；赗ENESAS-DSP-SH2A和Lattice-FPGA搭建伺服驅(qū)動器，在控制板上用C語言編寫控制算法。機械傳動裝置由驅(qū)動電機、負載電機、慣量盤和齒隙（可調(diào)）組成。從動側(cè)最多可安裝三個相同的慣量盤，驅(qū)動側(cè)最多可安裝一個。此外，齒隙的可調(diào)范圍為0-12.5度。驅(qū)動電機和負載電機分別裝有編碼器。驅(qū)動側(cè)的速度直接反饋給速度回路，從動側(cè)的位置信號直接反饋給位置回路。齒隙調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖6-2所示，將三個圓盤扣在一起并安裝在傳動軸上，通過圓盤上的小圓孔來徑向定位裝置以實現(xiàn)齒隙可調(diào)。伺服電機和機械傳動裝置的各參數(shù)見表6-1。UppermonitorControlboardLoadmotorlywheelacklashFDrivemotorB圖6-1實驗平臺Fig.6-1Experimentalplatform為了方便齒隙調(diào)節(jié)裝置的原理，將其分解開后的示意圖展示如下：圖6-2齒隙調(diào)節(jié)裝置Fig.6-2Backlashadjustmentdevice

【參考文獻】：
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本文編號：3504828