基于自抗扰控制的伺服电机位置末端抖振抑制技术的研究
发布时间：2022-10-05 15:40
伺服系统常应用于对工艺精度、加工时间和工作可靠性等要求较高的场合和设备,如轧钢机、数控机床、印刷设备、机器人、自动化生产线等。在伺服传动的系统中不可避免的会存在各种弹性连接装置,这些弹性连接装置会在伺服系统内引入正常工作带宽内的谐振频率点,导致系统在工作时产生机械谐振。谐振不仅会产生噪声污染,还将增大系统的机械磨损,降低系统的控制精度,使加工的工件废品率高,严重时还会发生事故造成伤害,必须加以抑制。大部分伺服传动的模型可以简化成双惯量弹性系统或者其组合,因此针对双惯量弹性系统产生抖振的机理及抑制方法展开研究显得尤为重要。本文以双惯量系统为研究对象,探究双惯量系统位置末端抖振的原因和影响因素。通过采用自抗扰位置控制算法提高系统的刚度,以抑制伺服系统内的机械抖振。论文的主要研究内容如下:首先,为了揭示双惯量伺服系统位置末端抖振的机理,建立了双惯量伺服系统的动力学模型。基于双惯量伺服系统的工作原理,将系统简化为一个具有刚度系数和阻尼系数的联接器连接的两个惯量的系统,根据双惯量系统的动力学方程建立双惯量伺服系统的动力学模型,通过系统的动力学模型分析系统定位末端产生抖振现象的原因及影响系统抖振的...
【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 课题研究的背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 机械抑制方法的研究现状
1.2.2 被动抑制方法的研究现状
1.2.3 主动抑制方法的研究现状
1.2.4 自抗扰控制器的研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 伺服系统建模及抖振分析
2.1 引言
2.2 伺服系统双惯量模型建模
2.2.1 双惯量系统电流环分析
2.2.2 双惯量系统速度环分析
2.2.3 双惯量系统位置环数学模型
2.3 系统模型仿真
2.4 本章小结
第3章 基于ADRC的抖振抑制
3.1 引言
3.2 自抗扰控制器的发展及原理
3.2.1 传统PID控制器的结构及优缺点
3.2.2 自抗扰控制器的组成
3.3 基于双惯量系统模型的自抗扰控制器的设计
3.4 跟踪微分器分析及仿真
3.5 三阶非线性扩张状态观测器的分析及扰动补偿
3.5.1 扩张状态观测器的误差分析
3.5.2 应用于伺服系统扩张状态观测器稳定域的求取
3.5.3 扩张状态观测器性能分析
3.5.4 扰动补偿
3.6 状态误差反馈控制分析
3.7 仿真分析
3.7.1 基于陷波滤波器的双惯量弹性系统定位抖振抑制仿真
3.7.2 基于ADRC的双惯量弹性系统定位抖振抑制仿真
3.8 本章小结
第4章 双惯量弹性伺服系统末端定位抖振抑制实验
4.1 引言
4.2 双惯量伺服系统实验平台设计
4.2.1 双惯量伺服系统测试平台
4.2.2 数字驱动控制系统硬件设计
4.2.3 驱动控制系统软件设计
4.3 双惯量弹性系统定位末端抖振及抑制实验
4.3.1 双惯量系统抖振现象
4.3.2 基于陷波滤波器位置末端抖振抑制
4.3.3 基于ADRC的双惯量弹性系统位置末端抖振的抑制
4.4 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)
[2]基于最小阶扰动估计的永磁同步电机离散比例-积分准滑模控制[J]. 郑长明,张加胜. 电工技术学报. 2018(24)
[3]基于线性扩张状态观测器的永磁同步电机状态估计与性能分析[J]. 毛海杰,李炜,蒋栋年,冯小林. 电工技术学报. 2019(10)
[4]自抗扰控制:研究成果总结与展望[J]. 李杰,齐晓慧,万慧,夏元清. 控制理论与应用. 2017(03)
[5]基于自适应观测器和线性二次型调节器的高性能伺服系统谐振抑制[J]. 赵寿华,毛永乐,许翠翠,陈阳生. 电工技术学报. 2016(06)
[6]永磁交流伺服系统定位末端抖动抑制[J]. 杨明,龙江,唐思宇,易晨. 电机与控制学报. 2015(06)
[7]基于数字滤波器的伺服系统谐振抑制方法[J]. 王建敏,吴云洁,刘佑民,张武龙. 北京航空航天大学学报. 2015(03)
[8]一种自抗扰控制器参数的学习算法[J]. 武雷,保宏,杜敬利,王从思. 自动化学报. 2014(03)
[9]基于BP神经网络的自适应自抗扰控制及仿真[J]. 齐晓慧,李杰,韩帅涛. 兵工学报. 2013(06)
[10]根据系统时间尺度整定自抗扰控制器参数[J]. 李述清,张胜修,刘毅男,周帅伟. 控制理论与应用. 2012(01)
硕士论文
[1]多轴联动伺服系统定位末端抖振抑制技术[D]. 郎志.哈尔滨工业大学 2017
[2]双惯量弹性系统负载扰动观测器设计研究[D]. 付永建.哈尔滨工业大学 2016
[3]三质量伺服系统定位抖振抑制技术[D]. 唐思宇.哈尔滨工业大学 2015
[4]带传动间隙的弹性负载系统机械谐振机理分析及抑制[D]. 郝亮.哈尔滨工业大学 2014
[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]两惯量旋转系统振动抑制方法的研究[D]. 李秋影.大连交通大学 2008
本文编号：3686049
【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 课题研究的背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 机械抑制方法的研究现状
1.2.2 被动抑制方法的研究现状
1.2.3 主动抑制方法的研究现状
1.2.4 自抗扰控制器的研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 伺服系统建模及抖振分析
2.1 引言
2.2 伺服系统双惯量模型建模
2.2.1 双惯量系统电流环分析
2.2.2 双惯量系统速度环分析
2.2.3 双惯量系统位置环数学模型
2.3 系统模型仿真
2.4 本章小结
第3章 基于ADRC的抖振抑制
3.1 引言
3.2 自抗扰控制器的发展及原理
3.2.1 传统PID控制器的结构及优缺点
3.2.2 自抗扰控制器的组成
3.3 基于双惯量系统模型的自抗扰控制器的设计
3.4 跟踪微分器分析及仿真
3.5 三阶非线性扩张状态观测器的分析及扰动补偿
3.5.1 扩张状态观测器的误差分析
3.5.2 应用于伺服系统扩张状态观测器稳定域的求取
3.5.3 扩张状态观测器性能分析
3.5.4 扰动补偿
3.6 状态误差反馈控制分析
3.7 仿真分析
3.7.1 基于陷波滤波器的双惯量弹性系统定位抖振抑制仿真
3.7.2 基于ADRC的双惯量弹性系统定位抖振抑制仿真
3.8 本章小结
第4章 双惯量弹性伺服系统末端定位抖振抑制实验
4.1 引言
4.2 双惯量伺服系统实验平台设计
4.2.1 双惯量伺服系统测试平台
4.2.2 数字驱动控制系统硬件设计
4.2.3 驱动控制系统软件设计
4.3 双惯量弹性系统定位末端抖振及抑制实验
4.3.1 双惯量系统抖振现象
4.3.2 基于陷波滤波器位置末端抖振抑制
4.3.3 基于ADRC的双惯量弹性系统位置末端抖振的抑制
4.4 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)
[2]基于最小阶扰动估计的永磁同步电机离散比例-积分准滑模控制[J]. 郑长明,张加胜. 电工技术学报. 2018(24)
[3]基于线性扩张状态观测器的永磁同步电机状态估计与性能分析[J]. 毛海杰,李炜,蒋栋年,冯小林. 电工技术学报. 2019(10)
[4]自抗扰控制:研究成果总结与展望[J]. 李杰,齐晓慧,万慧,夏元清. 控制理论与应用. 2017(03)
[5]基于自适应观测器和线性二次型调节器的高性能伺服系统谐振抑制[J]. 赵寿华,毛永乐,许翠翠,陈阳生. 电工技术学报. 2016(06)
[6]永磁交流伺服系统定位末端抖动抑制[J]. 杨明,龙江,唐思宇,易晨. 电机与控制学报. 2015(06)
[7]基于数字滤波器的伺服系统谐振抑制方法[J]. 王建敏,吴云洁,刘佑民,张武龙. 北京航空航天大学学报. 2015(03)
[8]一种自抗扰控制器参数的学习算法[J]. 武雷,保宏,杜敬利,王从思. 自动化学报. 2014(03)
[9]基于BP神经网络的自适应自抗扰控制及仿真[J]. 齐晓慧,李杰,韩帅涛. 兵工学报. 2013(06)
[10]根据系统时间尺度整定自抗扰控制器参数[J]. 李述清,张胜修,刘毅男,周帅伟. 控制理论与应用. 2012(01)
硕士论文
[1]多轴联动伺服系统定位末端抖振抑制技术[D]. 郎志.哈尔滨工业大学 2017
[2]双惯量弹性系统负载扰动观测器设计研究[D]. 付永建.哈尔滨工业大学 2016
[3]三质量伺服系统定位抖振抑制技术[D]. 唐思宇.哈尔滨工业大学 2015
[4]带传动间隙的弹性负载系统机械谐振机理分析及抑制[D]. 郝亮.哈尔滨工业大学 2014
[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]两惯量旋转系统振动抑制方法的研究[D]. 李秋影.大连交通大学 2008
本文编号：3686049
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