机电集成静电谐波传动系统控制理论研究
发布时间：2020-10-12 18:20
机电集成静电谐波微型传动系统是一种微型广义复合传动系统,利用柔轮的波动变形实现运动传递和运动转换。控制系统是机电集成静电谐波传动系统的重要组成部分,控制着该传动系统的启动、停机、调速和定位等功能。和传统的传动系统相比,机电集成静电谐波传动更依赖于控制系统,因为该微型传动要求更精确的位置定位和更快的速度响应。因此,控制理论和控制方法的研究对机电集成静电谐波传动的设计、分析和性能控制具有重要的现实意义和应用价值。 本文深入研究了机电集成静电谐波传动系统的工作原理,在此基础上建立了机电集成静电谐波传动系统的动力学模型,得出了传动系统的开环控制模型。 建立了机电集成静电谐波传动系统的PID控制理论,在经典PID控制系统参数设计的基础上,以单纯形法为手段进行了PID控制参数的二次寻优,并运用Matlab/Simulink软件比较了寻优前后的系统控制性能。 计算了机电集成静电谐波传动系统在单相单极和三相单极两种驱动系统下柔轮产生的力矩,比较了两种驱动系统下的力矩特性,讨论了控制系统对力矩波动的电压补偿控制。 介绍了以非线性跟踪—微分器和非线性PID为基本单元组成的非线性PID调节器的基本原理,研究了机电集成静电谐波传动的非线性控制,并进行了Matlab/Simulink仿真验证,结果表明,采用非线性PID控制系统后,可以有效改善系统的静态和暂态稳定性、提高控制系统的鲁棒性,取得良好的控制效果。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2008
【中图分类】：TH-39
【部分图文】：
16图 3-3 临界稳定系统Fig.3-3 Critical stable system表 3-1 极限灵敏度法的参数选择le 3-1 Parameters of limiting sensitivityKPTI0.5Ku无 0.45Ku0.85Pu0.6Ku0.5Pu0.1电谐波传动的 PID 控制系统分系统 图 2-5 所示为系统的开环控控制系统如图 3-4 所示。
图 4-6 单相单极电场驱动的工作过程.4-6 The operation of the drive with single phase and single pole pair electric field.1 电压变化过程由上面的分析可知，电极上的充电时间 T = 4τ，当微柔轮的第一部分一个完整的电循环后，电极上电压随时间的变换规律如下( 6 ) /( 6 ) /( 3 6 ) /( 4 6 ) /(1 ) ( 6 6 )( 6 3 6 )) ( 0,1, 2 )(1 ) (3 6 4 6 )(4 6 6 6 )t kT Rcst T kT Rcst T kT Rcst T kT Rcsu e kT t T kTu e T kT t T kT ku e T kT t T kTu e T kT t T kT ≤ ≤ + + < ≤ += = + < ≤ + + < ≤ + (4-8)微柔轮的第四部分经过一个完整的电循环后，电极上电压的变化规律一部分相同，只是符号相反，所以不再赘述。由图 4-6 可知微柔轮第
0 1 2 3 4 5 6 7x 10-900.20.40.60.811.2time(sec) (uv)图 4-18 消除角速度波动的补偿电压Fig.4-18 The compensation voltage for removing angular speed fluctuation为了对补偿电压进行验证，用 Simulink 建立系统的仿真模型如图 4-19所示。其中，In1 为补偿电压即式(4-42)，In2 为扰动力矩即式(4-35)，系统的输出可以返回到 Matlab 中查看，经仿真验证系统的输出为图 4-20，从仿真后的波形中可以看出，上面求出来的补偿电压是正确的。
【引证文献】
本文编号：2838105
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2008
【中图分类】：TH-39
【部分图文】：
16图 3-3 临界稳定系统Fig.3-3 Critical stable system表 3-1 极限灵敏度法的参数选择le 3-1 Parameters of limiting sensitivityKPTI0.5Ku无 0.45Ku0.85Pu0.6Ku0.5Pu0.1电谐波传动的 PID 控制系统分系统 图 2-5 所示为系统的开环控控制系统如图 3-4 所示。
图 4-6 单相单极电场驱动的工作过程.4-6 The operation of the drive with single phase and single pole pair electric field.1 电压变化过程由上面的分析可知，电极上的充电时间 T = 4τ，当微柔轮的第一部分一个完整的电循环后，电极上电压随时间的变换规律如下( 6 ) /( 6 ) /( 3 6 ) /( 4 6 ) /(1 ) ( 6 6 )( 6 3 6 )) ( 0,1, 2 )(1 ) (3 6 4 6 )(4 6 6 6 )t kT Rcst T kT Rcst T kT Rcst T kT Rcsu e kT t T kTu e T kT t T kT ku e T kT t T kTu e T kT t T kT ≤ ≤ + + < ≤ += = + < ≤ + + < ≤ + (4-8)微柔轮的第四部分经过一个完整的电循环后，电极上电压的变化规律一部分相同，只是符号相反，所以不再赘述。由图 4-6 可知微柔轮第
0 1 2 3 4 5 6 7x 10-900.20.40.60.811.2time(sec) (uv)图 4-18 消除角速度波动的补偿电压Fig.4-18 The compensation voltage for removing angular speed fluctuation为了对补偿电压进行验证，用 Simulink 建立系统的仿真模型如图 4-19所示。其中，In1 为补偿电压即式(4-42)，In2 为扰动力矩即式(4-35)，系统的输出可以返回到 Matlab 中查看，经仿真验证系统的输出为图 4-20，从仿真后的波形中可以看出，上面求出来的补偿电压是正确的。
【引证文献】
相关硕士学位论文 前1条
1 石旭;机电集成静电谐波传动偏心分析及控制[D];燕山大学;2011年
本文编号：2838105
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/2838105.html
