二自由度高速机械伺服精冲机驱动控制研究

发布时间：2023-08-15 20:15

　　精冲成形作为一种先进塑性成形工艺,由于其优质、高精和高效的特点,目前在汽车、机械、电气、军工等领域得到了愈来愈广泛的应用。随着精冲市场竞争的日益激烈,发展高速精冲机成为精冲技术的研究热点。相对于液压精冲机,机械式精冲机具有速度快、精度高等优点。我国机械式高速精冲机的研发尚处起步阶段,本文将一种新式双伺服传动机构应用到精冲机中,开展了二自由度高速机械伺服精冲机驱动控制研究,为我国新一代机械伺服精冲机研究设计工作提供理论指导。首先以解析分析法分析了该精冲机主传动系统数学模型。从运动学角度分析了传动机构各运动构件的运动学参数,然后以拉格朗日方程动力学分析法为基础,提出了两种构建传动系统动力学模型的方法。一是将该传动机构视为一个整体分别求取系统动能与势能表达式然后统一构建拉格朗日方程。二是基于当下串联机器人动力学分析基础,通过将该主传动机构分割为两个串联机构分别建立拉格朗日方程,然后通过消除闭链约束力的方法来建立系统拉格朗日方程。另外,通过对永磁同步电机的适当简化建立了系统驱动电机的数学模型。然后针对该二自由度高速机械伺服精冲机主传动系统进行了初步设计,确定了双电机伺服系统的电机转矩和功率,结...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 精冲技术简介
        1.1.2 精冲压力机发展现状
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 机械式压力机传动机构研究现状
        1.2.2 永磁同步电机抗负载扰动研究现状
        1.2.3 机器人控制技术研究现状
    1.3 研究内容与研究方法
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
第2章 精冲机传动系统数学模型
    2.1 精冲机传动系统机构描述
    2.2 精冲机传动系统运动学模型
    2.3 精冲机传动系统动力学模型
        2.3.1 整体法动力学建模
        2.3.2 串联支链分解法动力学建模
    2.4 永磁同步电机数学模型
    2.5 本章小结
第3章 双电机传动系统结构设计与协同控制策略研究
    3.1 传动系统驱动设计与要求
        3.1.1 主传动系统参数
        3.1.2 主传动系统运动规划
        3.1.3 电机参数与负载特性分析
        3.1.4 滑块上死点精度控制设计
    3.2 传动系统控制策略设计
        3.2.1 电机位置环协同控制策略设计
        3.2.2 电机位置环协同控制策略仿真分析
        3.2.3 电机速度环控制策略设计
        3.2.4 电机速度环控制策略仿真分析
    3.3 本章小结
第4章 电机转矩前馈补偿控制策略研究
    4.1 基于状态观测器的前馈补偿控制策略
        4.1.1 基于Luenberger原理的负载转矩观测器设计
        4.1.2 基于Kalman滤波器的负载转矩观测器设计
        4.1.3 负载转矩观测器性能与前馈补偿仿真分析
    4.2 基于动力学模型的力矩补偿控制策略
        4.2.1 PD控制器
        4.2.2 增广PD控制器
        4.2.3 计算力矩控制器
        4.2.4 动力学补偿控制仿真分析
    4.3 本章小结
第5章 系统硬件实现
    5.1 系统总体设计
        5.1.1 伺服电机
        5.1.2 旋转编码器与位移传感器
        5.1.3 工控机
    5.2 伺服驱动器及交流主回路附件选择
        5.2.1 伺服驱动器的选择
        5.2.2 交直流电抗器的选择
        5.2.3 制动电阻的选择
    5.3 本章小结
第6章 结论
    6.1 研究总结
    6.2 研究展望
致谢
参考文献
攻读学位期间获得与论文相关的科研成果



本文编号：3842202