雙慣量彈性系統(tǒng)負(fù)載擾動(dòng)觀測(cè)器設(shè)計(jì)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(dòng)控制領(lǐng)域。在軋鋼機(jī)、機(jī)器人關(guān)節(jié)等常見(jiàn)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(dòng)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(huì)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(wèn)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(dòng)觀測(cè)器(Disturbance Obser

2、ver,DOB)，并對(duì)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(dòng)態(tài)速降以及低速轉(zhuǎn)速脈動(dòng)問(wèn)題。利用設(shè)計(jì)的改進(jìn)型觀測(cè)器可有效解決上述問(wèn)題，DOB應(yīng)用效果通過(guò)仿真予以驗(yàn)證。
　　其次對(duì)軋機(jī)等傳動(dòng)設(shè)備進(jìn)行雙慣量建模，對(duì)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(guò)仿真予以驗(yàn)證。為了解決此矛盾，提出了一種基于觀測(cè)器法狀態(tài)反饋控制策略。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)載端無(wú)相應(yīng)的檢測(cè)反饋設(shè)備，故采用觀測(cè)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(dòng)，增強(qiáng)負(fù)載突變時(shí)系統(tǒng)的抗擾能力，使其具有較好地抑制動(dòng)態(tài)變化的性能。該方案是將分?jǐn)?shù)階擾動(dòng)觀測(cè)器(Fractional OrderDisturbance Observer, FO-DOB)與狀態(tài)觀測(cè)器結(jié)合，本文對(duì)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(yàn)證了所提方法的有效性。
　　最后在單慣量及雙慣量測(cè)試平臺(tái)上對(duì)上述算法進(jìn)行驗(yàn)證。單慣量負(fù)載擾動(dòng)觀測(cè)器可有效解決其抗擾和低速脈動(dòng)問(wèn)題。針對(duì)雙慣量系統(tǒng)設(shè)