雙慣量彈性系統(tǒng)負(fù)載擾動觀測器設(shè)計研究.pdf

1、交流伺服系統(tǒng)以其優(yōu)越的性能廣泛地應(yīng)用于工業(yè)及運(yùn)動控制領(lǐng)域。在軋鋼機(jī)、機(jī)器人關(guān)節(jié)等常見的電拖機(jī)構(gòu)中，普遍地存在著由于連接裝置有限彈性引發(fā)的機(jī)械諧振以及負(fù)載變化造成的動態(tài)干擾現(xiàn)象。這兩種現(xiàn)象的存在不僅造成設(shè)備本身的損壞，而且會嚴(yán)重地影響生產(chǎn)流程及效率、降低工件質(zhì)量，惡化其控制品質(zhì)，制約了工業(yè)裝備制造的發(fā)展。所以解決抗諧振與抗干擾問題具有重大的現(xiàn)實(shí)意義及影響。
　　本文首先研究單慣量系統(tǒng)負(fù)載擾動觀測器(Disturbance Obser

2、ver,DOB)，并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。單慣量系統(tǒng)存在著因負(fù)載突變或其他外部影響引發(fā)的動態(tài)速降以及低速轉(zhuǎn)速脈動問題。利用設(shè)計的改進(jìn)型觀測器可有效解決上述問題，DOB應(yīng)用效果通過仿真予以驗證。
　　其次對軋機(jī)等傳動設(shè)備進(jìn)行雙慣量建模，對相關(guān)機(jī)理進(jìn)行分析。著重研究了雙慣量抗諧振與抗干擾存在的矛盾，通過仿真予以驗證。為了解決此矛盾，提出了一種基于觀測器法狀態(tài)反饋控制策略。傳動機(jī)構(gòu)負(fù)載端無相應(yīng)的檢測反饋設(shè)備，故采用觀測器法獲取負(fù)載端狀態(tài)量。

3、其目的在于抑制諧振造成的速度波動，增強(qiáng)負(fù)載突變時系統(tǒng)的抗擾能力，使其具有較好地抑制動態(tài)變化的性能。該方案是將分?jǐn)?shù)階擾動觀測器(Fractional OrderDisturbance Observer, FO-DOB)與狀態(tài)觀測器結(jié)合，本文對二者的機(jī)理與具體實(shí)現(xiàn)做了詳細(xì)的研究及闡述，仿真驗證了所提方法的有效性。
　　最后在單慣量及雙慣量測試平臺上對上述算法進(jìn)行驗證。單慣量負(fù)載擾動觀測器可有效解決其抗擾和低速脈動問題。針對雙慣量系統(tǒng)設(shè)