伺服系統(tǒng)含間隙非線性的極限環(huán)機(jī)理分析及其抑制技術(shù).pdf

1、在伺服系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與負(fù)載之間通常采用減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，不可避免會(huì)引入傳動(dòng)間隙。而系統(tǒng)中一旦出現(xiàn)間隙，就容易引起極限環(huán)振蕩，進(jìn)而產(chǎn)生噪聲，加劇機(jī)械磨損，降低系統(tǒng)控制精度。因此，全面的研究極限環(huán)特性，并采取相應(yīng)的抑制措施降低極限環(huán)的負(fù)面影響，具有非常重要的工程價(jià)值與研究意義。本文以含間隙雙慣量伺服系統(tǒng)為研究對(duì)象，主要針對(duì)間隙非線性引發(fā)的極限環(huán)振蕩現(xiàn)象進(jìn)行研究，并利用線性狀態(tài)反饋控制方式消除極限環(huán)振蕩，從而提高伺服系統(tǒng)性能。
　　本文首

2、先研究了間隙的建模方法，并從伺服系統(tǒng)抽象出含間隙雙慣量系統(tǒng)模型，根據(jù)其運(yùn)動(dòng)學(xué)方程組，求得系統(tǒng)固有諧振頻率。同時(shí)，分析了半閉環(huán)和全閉環(huán)控制方式及優(yōu)缺點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，間隙存在會(huì)降低半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的控制精度，會(huì)使全閉環(huán)伺服系統(tǒng)產(chǎn)生極限環(huán)振蕩現(xiàn)象。
　　接著，本文采用描述函數(shù)法對(duì)極限環(huán)進(jìn)行了深入剖析?；诿枋龊瘮?shù)分析法，對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)控制框圖進(jìn)行化簡(jiǎn)，分離出線性部分與非線性部分，以奈奎斯特判據(jù)為依據(jù)，分析了極限環(huán)的存在性和穩(wěn)定性，并準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出極

3、限環(huán)頻率。同時(shí)，研究了不同控制剛度和傳動(dòng)間隙對(duì)極限環(huán)的影響。
　　然后，本文分別提出了傳統(tǒng)陷波濾波器和狀態(tài)反饋補(bǔ)償兩種抑制方案，并最終以后者作為核心方案，驗(yàn)證了極限環(huán)抑制的有效性。狀態(tài)反饋補(bǔ)償策略根據(jù)極點(diǎn)配置的思想，設(shè)計(jì)狀態(tài)反饋系數(shù)，將雙慣量系統(tǒng)等效為單慣量系統(tǒng)，從而消除極限環(huán)對(duì)系統(tǒng)的影響，實(shí)現(xiàn)高精度位置跟蹤特性。同時(shí)，設(shè)計(jì)了3階巴特沃斯濾波器對(duì)反饋信號(hào)進(jìn)行降噪處理，進(jìn)一步提高控制精度。
　　最后，在間隙實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上分別驗(yàn)證了