两轴联动驱控一体伺服系统定位末端抖振抑制
发布时间：2021-10-16 08:57
X-Y两轴联动伺服系统广泛应用于现代制造工业中,但伺服电机和执行机构之间的机械传动装置刚度并非足够大,在快速启动或定位时,执行机构末端会发生抖振。末端抖振的存在,不仅使得点对点的运动精度降低,而且使得轨迹跟踪运动产生轮廓误差。因此,研究X-Y两轴联动系统的抖振问题具有重要的意义。本文首先对X-Y两轴联动系统进行建模并对抖振机理进行分析。利用X轴和Y轴相互独立,不存在耦合的特点,将两轴联动系统的建模转化为单轴系统的建模,提出电机-负载双惯量系统模型;分析末端抖振形成原因和抖振频率的决定因素;明确跟踪误差和轮廓误差的定义,不同于单轴控制追求高动态性能来减小跟踪误差,两轴联动控制更关注轮廓误差,而轮廓误差的大小和单轴跟踪误差的大小并不存在直接的逻辑关系。其次提出基于输入整形器的抖振抑制算法。重点分析零振动（ZV）、导数零振动（ZVD）和极不灵敏（EI）三种输入整形器的抑制效果、时间滞后和鲁棒性;系统的抖振频率不同,时间滞后也就不同;以圆弧轨迹为例,在Matlab中搭建仿真模型,针对X轴和Y轴的抖振频率一致和不一致两种情况,分析抖振抑制算法对轮廓误差的影响。然后针对X轴和Y轴参数不一致时,抖振...
【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】：75 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和意义
1.2 国内外在该方向的研究现状及分析
1.2.1 驱控一体技术研究现状
1.2.2 末端抖振抑制研究现状
1.2.3 X-Y轴协调控制研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 两轴联动伺服系统建模及抖振机理分析
2.1 引言
2.2 两轴联动伺服系统建模
2.3 末端抖振机理分析
2.3.1 位置控制模式下双惯量系统仿真模型
2.3.2 位置控制模式下的抖振现象仿真验证
2.4 跟踪误差和轮廓误差
2.5 末端抖振对轮廓误差的影响
2.6 本章小结
第3章 两轴联动伺服系统的定位末端抖振抑制
3.1 引言
3.2 基于输入整形器的抖振抑制算法
3.2.1 输入整形器抖振抑制原理分析
3.2.2 输入整形器的设计方法及分类
3.2.3 输入整形器对系统性能的影响
3.2.4 不同输入整形器鲁棒性对比
3.2.5 仿真验证
3.3 抖振抑制算法对轮廓误差的影响
3.3.1 X轴和Y轴特性一致
3.3.2 X轴和Y轴特性不一致
3.4 本章小结
第4章 基于评价函数的轮廓误差补偿
4.1 引言
4.2 基于评价函数的轮廓误差补偿算法介绍
4.2.1 两轴同步性对轮廓误差的影响
4.2.2 相位评价函数
4.2.3 单轴相位差的获取
4.3 评价函数的阀值对轮廓误差的影响
4.4 前馈系数的变化步长对轮廓误差的影响
4.5 前馈系数自整定策略对轮廓误差的影响
4.6 本章小结
第5章 两轴联动驱控一体末端抖振抑制实验验证
5.1 引言
5.2 实验平台介绍
5.3 基于输入整形器的抖振抑制算法验证
5.3.1 末端抖振现象实验复现
5.3.2 不同输入整形器末端抖振抑制实验验证
5.3.3 不同输入整形器鲁棒性实验验证
5.4 基于评价函数的轮廓误差补偿算法验证
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]摆臂高频往复旋转定位抑振控制[J]. 胡雄雄,龚时华,李斌,邓宇书. 电气自动化. 2014(05)
[2]桥式起重机防晃动控制综述[J]. 戴士杰,赵雷. 机械设计与制造. 2008(11)
[3]贴片机运动平台振动优化分析[J]. 肖永山,刘少军,宋福民. 机械科学与技术. 2008(06)
[4]时变输入整形在桥式起重机防摆控制中的应用[J]. 王晓军,邵惠鹤. 系统仿真学报. 2007(03)
[5]开放式机器人控制器综述[J]. 孙斌,杨汝请. 机器人. 2001(04)
[6]现代测量误差分析及数据处理(二)[J]. 林洪桦. 计量技术. 1997(02)
博士论文
[1]空间柔性机械臂动力学建模、轨迹规划与振动抑制研究[D]. 杨永泰.北京理工大学 2014
[2]直接驱动X-Y数控平台轮廓跟踪控制策略研究[D]. 武志涛.沈阳工业大学 2012
[3]柔性关节机械臂及其运动学标定和振动抑制的研究[D]. 黎田.哈尔滨工业大学 2012
硕士论文
[1]多轴空间轮廓误差的建模与交叉耦合补偿[D]. 孙开珊.华中科技大学 2007
本文编号：3439524
【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】：75 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和意义
1.2 国内外在该方向的研究现状及分析
1.2.1 驱控一体技术研究现状
1.2.2 末端抖振抑制研究现状
1.2.3 X-Y轴协调控制研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 两轴联动伺服系统建模及抖振机理分析
2.1 引言
2.2 两轴联动伺服系统建模
2.3 末端抖振机理分析
2.3.1 位置控制模式下双惯量系统仿真模型
2.3.2 位置控制模式下的抖振现象仿真验证
2.4 跟踪误差和轮廓误差
2.5 末端抖振对轮廓误差的影响
2.6 本章小结
第3章 两轴联动伺服系统的定位末端抖振抑制
3.1 引言
3.2 基于输入整形器的抖振抑制算法
3.2.1 输入整形器抖振抑制原理分析
3.2.2 输入整形器的设计方法及分类
3.2.3 输入整形器对系统性能的影响
3.2.4 不同输入整形器鲁棒性对比
3.2.5 仿真验证
3.3 抖振抑制算法对轮廓误差的影响
3.3.1 X轴和Y轴特性一致
3.3.2 X轴和Y轴特性不一致
3.4 本章小结
第4章 基于评价函数的轮廓误差补偿
4.1 引言
4.2 基于评价函数的轮廓误差补偿算法介绍
4.2.1 两轴同步性对轮廓误差的影响
4.2.2 相位评价函数
4.2.3 单轴相位差的获取
4.3 评价函数的阀值对轮廓误差的影响
4.4 前馈系数的变化步长对轮廓误差的影响
4.5 前馈系数自整定策略对轮廓误差的影响
4.6 本章小结
第5章 两轴联动驱控一体末端抖振抑制实验验证
5.1 引言
5.2 实验平台介绍
5.3 基于输入整形器的抖振抑制算法验证
5.3.1 末端抖振现象实验复现
5.3.2 不同输入整形器末端抖振抑制实验验证
5.3.3 不同输入整形器鲁棒性实验验证
5.4 基于评价函数的轮廓误差补偿算法验证
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]摆臂高频往复旋转定位抑振控制[J]. 胡雄雄,龚时华,李斌,邓宇书. 电气自动化. 2014(05)
[2]桥式起重机防晃动控制综述[J]. 戴士杰,赵雷. 机械设计与制造. 2008(11)
[3]贴片机运动平台振动优化分析[J]. 肖永山,刘少军,宋福民. 机械科学与技术. 2008(06)
[4]时变输入整形在桥式起重机防摆控制中的应用[J]. 王晓军,邵惠鹤. 系统仿真学报. 2007(03)
[5]开放式机器人控制器综述[J]. 孙斌,杨汝请. 机器人. 2001(04)
[6]现代测量误差分析及数据处理(二)[J]. 林洪桦. 计量技术. 1997(02)
博士论文
[1]空间柔性机械臂动力学建模、轨迹规划与振动抑制研究[D]. 杨永泰.北京理工大学 2014
[2]直接驱动X-Y数控平台轮廓跟踪控制策略研究[D]. 武志涛.沈阳工业大学 2012
[3]柔性关节机械臂及其运动学标定和振动抑制的研究[D]. 黎田.哈尔滨工业大学 2012
硕士论文
[1]多轴空间轮廓误差的建模与交叉耦合补偿[D]. 孙开珊.华中科技大学 2007
本文编号：3439524
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