直线伺服系统谐振分析及其抑制研究

发布时间：2017-05-20 19:16

  本文关键词：直线伺服系统谐振分析及其抑制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：直线伺服系统的机械柔顺性会造成系统在高速运动时机械刚度的不足,控制参数不合理以及运动过程中的负载质量的变化容易造成系统伺服动刚度的不足,从而使系统产生谐振现象,直线伺服系统谐振严重降低系统的动态性能。因此,需要设计谐振辨识及谐振抑制方案以提升直线伺服系统性能。本文在理论分析的基础上,将仿真研究与实验验证相结合,在对伺服系统谐振的主要影响因素分析研究的基础上针对谐振进行辨识及抑制研究。首先,本文在实验室现有伺服系统的基础上进行理论分析,利用SIMULINK软件建立起直线伺服系统控制模型,同时构建出系统机械谐振模型和伺服动刚度模型,根据机械谐振模型进行谐振特性分析,并且针对影响系统伺服动刚度的主要因素进行研究,研究结果表明:负载质量和控制系统参数是影响伺服动刚度的主要因素。论文中对负载质量引起的系统谐振的辨识采用递推最小二乘辨识方法。对递推最小二乘辨识的实验结果表明:递推最小二乘辨识法适用于伺服系统在线谐振辨识,具有收敛波动小,收敛速度快,精度高的优点。因此,特别适用于直线伺服系统运行过程中谐振辨识。其次,在功率谱辨识的基础上利用陷波滤波器抑制机械谐振,仿真和实验结果都获得了较好的抑制谐振效果。针对伺服动刚度不足造成的谐振,在谐振辨识的基础上采用积分谐振抑制(Integral Resonant Control,简称IRC)方法进行谐振抑制,通过计算机仿真和实际平台测试的方法在时域和频域对IRC进行了较为深入的研究,仿真结果表明:IRC用于谐振抑制具有较理想的效果,能大大提高系统动态性能。最后,本文对实验室现有直线伺服系统的硬件和软件平台进行介绍,对搭建的实验平台的基本工作原理进行说明,并且对实验测试结果进行了分析。
【关键词】：直线伺服系统 机械谐振 伺服动刚度 陷波器 积分谐振抑制
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM921.541
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状和发展趋势11-13
• 1.2.1 国外研究概况11-12
• 1.2.2 国内概况12-13
• 1.2.3 发展趋势13
• 1.3 论文的主要研究内容13-14
• 1.4 本章小结14-15
• 第二章 永磁同步直线电机基本原理及数学模型15-20
• 2.1 永磁同步直线电机原理分析16-18
• 2.1.1 永磁同步直线电机工作原理16-17
• 2.1.2 永磁同步直线电机矢量控制17-18
• 2.2 永磁同步直线电机数学模型18-19
• 2.2.1 初级电压方程18-19
• 2.2.2 电磁推力方程19
• 2.2.3 机械运动方程19
• 2.3 本章小结19-20
• 第三章 直线伺服控制系统20-24
• 3.1 直线伺服控制系统设计20-22
• 3.1.1 电流环调节器设计21
• 3.1.2 位置环调节器设计21-22
• 3.2 直线伺服控制系统调试22-23
• 3.2.1 电流环调节器调试22
• 3.2.2 位置环调节器调试22-23
• 3.3 本章小结23-24
• 第四章 直线伺服系统谐振原理研究24-37
• 4.1 直线伺服系统机械谐振研究24-28
• 4.1.1 直线伺服系统机械谐振方程24-26
• 4.1.2 直线伺服系统机械谐振实验分析26-28
• 4.2 直线伺服系统伺服动刚度研究28-36
• 4.2.1 伺服动刚度模型28-29
• 4.2.2 直线伺服系统控制参数研究29-31
• 4.2.3 直线伺服系统负载质量研究31-32
• 4.2.4 直线伺服系统负载质量对谐振影响实验分析32-33
• 4.2.5 基于最小二乘法的谐振模型辨识33-36
• 4.3 本章小结36-37
• 第五章 直线伺服系统谐振抑制研究37-48
• 5.1 直线伺服系统机械共振抑制研究37-41
• 5.1.1 陷波滤波器抑振原理37-39
• 5.1.2 陷波滤波器抑制机械共振实验39-41
• 5.2 直线伺服系统负载质量引起的谐振抑制研究41-46
• 5.2.1 积分谐振抑制法抑振原理41-43
• 5.2.2 负载质量引起的谐振抑制实验43-46
• 5.2.3 IRC在线抑制谐振方案设计46
• 5.3 本章小结46-48
• 第六章 直线伺服系统软硬件平台48-53
• 6.1 硬件平台48-49
• 6.1.1 硬件设计总体方案48-49
• 6.2 软件平台49-52
• 6.2.1 软件设计总体方案49-52
• 6.2.2 平台测试实验52
• 6.3 本章小结52-53
• 第七章 总结与展望53-54
• 参考文献54-58
• 攻读硕士学位期间的研究成果58-59
• 致谢59

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本文编号：382580