基于驅(qū)動電機-負(fù)載電機實驗平臺的機械負(fù)載動力學(xué)模擬控制算法研究.pdf

1、負(fù)載模擬系統(tǒng)是研究負(fù)載模擬技術(shù)的實驗系統(tǒng)，電動負(fù)載模擬系統(tǒng)又是負(fù)載模擬一個新的發(fā)展方向，因此對電動負(fù)載模擬系統(tǒng)的實現(xiàn)和控制問題進行研究，取得一些有實用價值的理論和實驗研究成果，具有十分重要的價值。 本文旨在研究負(fù)載電機控制策略，以使其能夠模擬出給定的機械負(fù)載，為了搭建研究控制策略的實驗平臺首先設(shè)計了基于PCI總線的數(shù)據(jù)采集卡，組成以PC機+PCI總線數(shù)據(jù)采集卡為核心的控制系統(tǒng)。論文設(shè)計的數(shù)據(jù)采集卡以PCI9052作為橋接口芯片，

2、主要包含A/D、D/A和編碼器脈沖信號處理三部分，能夠同時采集兩軸的編碼器脈沖信號，四路模擬信號，輸出四路模擬電壓控制伺服電機，控制算法由PC機來實現(xiàn)。論文介紹了基于PCI總線采集卡的設(shè)計、調(diào)試以及驅(qū)動程序的開發(fā)。在PCI總線數(shù)據(jù)采集卡軟硬件設(shè)計完成的基礎(chǔ)上，進行負(fù)載電機控制算法的研究。 在控制算法研究這一部分，論文首先建立了實驗平臺的數(shù)學(xué)模型，為控制算法分析打下基礎(chǔ)。然后分析了基于機械負(fù)載逆動力學(xué)模型的控制策略的原理，得出這種

3、控制策略的兩點主要局限：一是采樣周期對系統(tǒng)的性能有影響；二是對被模擬機械負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量有量的要求，當(dāng)其超過負(fù)載模擬裝置轉(zhuǎn)動慣量一定限度系統(tǒng)將失去穩(wěn)定性。為此采用了基于速度跟蹤的控制策略對負(fù)載電機進行控制，詳細分析了這種控制策略的原理，從理論上驗證了它可以克服基于逆動力學(xué)模型控制算法的局限性，并結(jié)合實驗平臺的具體情況給出了這種控制策略具體實現(xiàn)方法。然后介紹了應(yīng)用程序設(shè)計，主要解決了Windows下精確定時采樣問題、脈沖．信號計數(shù)問題、速度