全闭环位置伺服系统摩擦补偿及振荡抑制技术

发布时间：2021-02-11 08:41

　　提高定位精度、减小位置跟踪误差是位置伺服系统的主要控制目标。在高精度位置控制领域,为提高定位精度,采用负载侧的位置信息作为位置反馈构成全闭环控制。全闭环控制能够消除反向间隙、螺距非线性、丝杠热膨胀等机械环节带来的影响,此时摩擦非线性和弹性形变成为制约全闭环位置性能的主要因素。摩擦非线性造成位置反向时的速度滞后,进而导致位置跟踪误差畸变;弹性形变会导致全闭环控制出现振荡,通常采取降低位置增益的方法抑制振荡,但是会使位置跟踪误差变大,不符合实际需求。因此,本文对机械传动环节中摩擦环节和弹性环节进行研究,从而提高全闭环控制的位置性能。首先对机械传动进行受力分析,根据自由度数量,将机械传动分为单惯量模型和双惯量弹性模型。接着分析机械传动环节中的反向间隙、螺距误差和摩擦非线性。最后对电气控制部分进行等效,建立全闭环进给伺服系统模型。针对全闭环控制中摩擦环节导致的位置误差问题,利用基于静态摩擦模型的转矩前馈来消除误差。首先,结合摩擦特性对摩擦误差机理进行分析。通过对转矩指令积分辨识库仑摩擦力和粘滞摩擦系数,并基于静态摩擦模型,提出转矩前馈控制方法,实现非线性摩擦补偿。最后在进给平台上进行实验,验证... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的与意义
    1.2 国内外该方向的研究及发展现状
        1.2.1 半/全闭环控制研究现状
        1.2.2 摩擦非线性及其补偿研究
        1.2.3 全闭环振荡抑制研究
    1.3 本文主要研究内容
第2章 全闭环进给伺服系统建模
    2.1 引言
    2.2 进给系统机械建模
        2.2.1 机械传动环节的建模
        2.2.2 机械传动非线性分析
    2.3 全闭环控制系统模型
    2.4 本章小结
第3章 基于静态摩擦模型的全闭环摩擦补偿技术
    3.1 引言
    3.2 全闭环位置摩擦误差机理分析
        3.2.1 摩擦非线性特性
        3.2.2 摩擦误差仿真分析
    3.3 基于静态摩擦模型的摩擦补偿技术
        3.3.1 基于库仑+粘滞摩擦模型的转矩前馈
        3.3.2 基于转矩指令积分的摩擦参数辨识
    3.4 摩擦补偿实验验证
        3.4.1 实验平台及实验内容
        3.4.2 摩擦参数辨识实验
        3.4.3 摩擦补偿实验
    3.5 本章小结
第4章 基于双位置反馈的全闭环振荡抑制技术
    4.1 引言
    4.2 全闭环控制振荡机理分析
    4.3 基于双位置反馈的全闭环控制
    4.4 实验验证
        4.4.0 实验平台及实验内容
        4.4.1 定位对比实验
        4.4.2 全闭环振荡现象实验
        4.4.3 双位置反馈控制实验
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]转速负反馈在伺服系统机械谐振抑制中的应用研究[J]. 杨影,张杰鸣,徐国卿,王爽,汪飞.  电工技术学报. 2018(23)
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[3]基于状态反馈和转矩补偿的永磁同步电机驱动柔性负载控制方法[J]. 丁有爽,肖曦.  中国电机工程学报. 2017(13)
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[5]多因素耦合条件下数控机床进给系统负载惯量比的综合分析与设计[J]. 刘辉,黄莹,赵万华,卢秉恒.  机械工程学报. 2014(09)
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博士论文
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硕士论文
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[2]伺服系统过象限突起抑制技术[D]. 胡坤.哈尔滨工业大学 2018
[3]伺服系统含间隙非线性的极限环机理分析及其抑制技术[D]. 郑伟龙.哈尔滨工业大学 2016
[4]全闭环电动舵机及其特性的研究[D]. 石海.哈尔滨工业大学 2016
[5]交流永磁伺服系统定位末端抖动抑制[D]. 郭少辉.哈尔滨工业大学 2013
[6]数控机床交流伺服系统动态性能分析与参数整定技术研究[D]. 赵刚.天津大学 2010
[7]电机负载谐振的高阶滑模抑制方法研究[D]. 于晶.哈尔滨工业大学 2008
[8]基于运动控制卡的全闭环控制系统研究[D]. 孔慧勇.四川大学 2003



本文编号：3028841