基于力矩电机的摩擦力矩测试系统

发布时间：2017-06-13 06:03

  本文关键词：基于力矩电机的摩擦力矩测试系统，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本课题以航天科技集团某院研究所实际工程项目为依托,主要研究了基于力矩电机的摩擦力矩测试系统,该系统包含驱动电机和被测减速器(传动机构),其中所测的摩擦力矩即为该传动机构的摩擦力矩,而实现对传动机构摩擦力矩的准确测量需要补偿驱动电机的摩擦力矩以保证驱动电机的输出平稳。基于此,本文对整体测试系统的关键技术——驱动电机摩擦力矩补偿及被试传动机构的摩擦力矩测试展开了研究。本论文首先介绍了摩擦力矩测试技术国内外现有的研究情况。电机摩擦力矩测试系统由于摩擦力矩的分散性大,要求测量的仪器必须要有稳定的低振动高精度的驱动系统,因此该系统的关键问题就是对于驱动电机采取合适的控制策略。本论文以调速性能良好的力矩电机为基础,建立了永磁同步电机驱动系统数学模型,仿真并分析了永磁同步电机在矢量控制的方式下电机的输出速度以及电枢电流的输出特性。针对电机在低速运转情况下受到摩擦力矩、波动力矩以及测量系统和反馈系统死区的影响而产生的抖动问题,本论文主要设计了基于模型的参考自适应低速摩擦补偿的控制策略,构建出驱动电机的自适应控制基本原理以及设计方法,并计算出了该系统在选取的控制策略下的自适应律,最后对该控制系统进行了建模和仿真分析。通过实验可以看出所选取的控制策略对整个系统有着明显的作用,系统的跟踪误差也是收敛的。最后设计并搭建了摩擦力矩测试试验台。通过测得的摩擦力矩实验数据,验证了驱动电机数学模型的控制策略以及摩擦补偿的有效性。通过实验表明了自适应律的设计合理以及低速时摩擦补偿对驱动电机的抖动有良好的抑制作用,摩擦力矩的测量准确,满足了系统的设计要求。
【关键词】：摩擦力矩 永磁同步电机 自适应控制 摩擦补偿
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM359.6
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 课题背景来源及意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-19
• 1.2.1 驱动电机摩擦补偿策略研究现状11-13
• 1.2.2 摩擦力矩测量研究现状13-19
• 1.3 论文的主要研究内容19-21
• 2 系统建模与控制方法研究21-37
• 2.1 引言21-23
• 2.1.1 摩擦力矩试验系统组成21-22
• 2.1.2 驱动电机简述及其工作原理22-23
• 2.2 驱动电机系统建模23-34
• 2.2.1 驱动电机的数学模型23-26
• 2.2.2 驱动电机的控制策略研究26-27
• 2.2.3 驱动电机矢量控制及坐标变换27-29
• 2.2.4 驱动电机的仿真29-34
• 2.3 本章小结34-37
• 3 自适应低速摩擦补偿37-47
• 3.1 引言37-40
• 3.1.1 摩擦模型的参数辨识38
• 3.1.2 最小二乘法38-39
• 3.1.3 基于模型的辨识方案及结果39-40
• 3.2 摩擦模型的自适应补偿方法40-42
• 3.3 自适应摩擦补偿仿真42-45
• 3.4 本章小结45-47
• 4 摩擦力矩测试系统总体设计47-61
• 4.1 引言47
• 4.2 总体设计方案47-49
• 4.2.1 测试内容和主要技术指标47
• 4.2.2 测试系统设计原理47-48
• 4.2.3 测试系统的机械结构48-49
• 4.3 测试系统的硬件设计49-56
• 4.4 控制系统软件设计56-59
• 4.5 本章小结59-61
• 5 试验研究61-69
• 5.1 引言61
• 5.2 测试流程61-68
• 5.3 本章小结68-69
• 6 结论与展望69-71
• 参考文献71-75
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果75-79
• 学位论文数据集79

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