伺服电机负载模拟系统控制策略研究

发布时间：2019-07-22 07:51

【摘要】：电动负载模拟器以电动机作为加载执行元件,用于模拟舵机伺服机构在飞行过程中的负载特性,为伺服机构产品性能试验、寿命试验提供接近真实负载的动态加载试验条件。电动负载模拟器属于典型的被动式力矩控制系统,即加载电机在被动地跟随舵机运动的同时完成精确的力矩加载。舵机的主动运动会产生位置扰动力矩,位置扰动力矩的存在是影响加载系统不能复现给定载荷曲线的主要因素。本文以电动负载模拟器为研究对象,对如何抑制位置扰动力矩的关键问题进行研究。论文首先建立了以永磁同步交流伺服电机为加载执行元件的电动加载系统的数学模型,仿真分析了舵机系统、加载系统以及位置扰动力矩的频域和时域特性。分析了位置扰动力矩的特点及产生机理,为提出扰动力矩补偿策略提供理论基础。提出了前馈补偿方法抑制位置扰动力矩,并分别讨论了以舵机伺服机构位移输出、加载电机角速度输出为补偿输入信号时的控制器设计方法,仿真结果表明前馈补偿在理论上能有效地补偿扰动力矩。针对实际应用中传感器采集信号的噪声问题,提出通过调节修正幅值系数和修正相位系数的位置指令信号前馈补偿方法。针对前馈补偿鲁棒性和自适应能力差的问题,引入模糊PID控制,通过仿真,证明了其对位置扰动力矩抑制的有效性。最后,研究和开发了电动负载模拟系统的软硬件结构,通过实验的方法,证明了设计的合理性和前馈补偿抑制位置扰动的有效性。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM383.4

【参考文献】