伺服電動(dòng)缸的運(yùn)行能耗測(cè)試與仿真研究.pdf

1、伺服電動(dòng)缸是最常見的電動(dòng)執(zhí)行元件，具有定位點(diǎn)數(shù)多、定位精度高、傳動(dòng)效率高、節(jié)能省電等特點(diǎn)，在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前伺服電動(dòng)缸的生產(chǎn)廠商或者使用者都會(huì)對(duì)其控制性能、運(yùn)行特性及運(yùn)行能耗進(jìn)行考慮，進(jìn)而影響到伺服電動(dòng)缸的設(shè)計(jì)、優(yōu)化、選型及使用。采用機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的伺服電動(dòng)缸存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件多、零部件耦合性強(qiáng)等特點(diǎn)，一方面會(huì)導(dǎo)致對(duì)其進(jìn)行精確控制比較困難，另一方面會(huì)對(duì)其運(yùn)行能耗分析與測(cè)試帶來困難。因此，對(duì)伺服電動(dòng)缸的運(yùn)動(dòng)控制模型進(jìn)行分析與

2、仿真研究、運(yùn)行能耗分析與測(cè)試顯得十分有必要。
　　本文以日本SMC株式會(huì)社生產(chǎn)的LEFS25AB-500B-R16N型號(hào)的直線導(dǎo)軌式伺服電動(dòng)缸為研究對(duì)象，其采用永磁同步電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括伺服電動(dòng)缸仿真研究與伺服電動(dòng)缸的運(yùn)行能耗分析與測(cè)試。
　　對(duì)伺服電動(dòng)缸進(jìn)行仿真研究，首先，對(duì)采用矢量控制策略的永磁同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了分析；其次，對(duì)基于id=0矢量控制方式的永磁同步電動(dòng)機(jī)位置伺服控制系統(tǒng)的三閉

3、環(huán)進(jìn)行設(shè)計(jì)，電流環(huán)、速度環(huán)及位置環(huán)的調(diào)節(jié)器分別采用PI、PI、純比例控制及在速度環(huán)與電流環(huán)前均增加位置前饋補(bǔ)償控制，以解決永磁同步電動(dòng)機(jī)位置伺服控制系統(tǒng)采用傳統(tǒng)PID控制時(shí)存在著位置跟蹤滯后、響應(yīng)速度慢、超調(diào)量大等現(xiàn)象以致其往往不能滿足高跟蹤精度與高跟蹤速度的要求的問題；再次，把伺服電動(dòng)缸的機(jī)械傳動(dòng)部分等效為一個(gè)主要考慮其剛度、阻尼、慣量與延時(shí)效應(yīng)的模型，推導(dǎo)出其數(shù)學(xué)模型及傳遞函數(shù)；最后，結(jié)合永磁同步電動(dòng)機(jī)位置伺服控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型與機(jī)

4、械傳動(dòng)部分的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出伺服電動(dòng)缸的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)伺服電動(dòng)缸的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了MATLAB/Simulink仿真。
　　對(duì)于伺服電動(dòng)缸的運(yùn)行能耗測(cè)試的研究，首先，根據(jù)伺服電動(dòng)缸的運(yùn)行機(jī)理，分析了伺服電動(dòng)缸運(yùn)行能耗的機(jī)理及組成，從理論上推導(dǎo)出伺服電動(dòng)缸的運(yùn)行能耗的數(shù)學(xué)模型；其次，根據(jù)伺服電動(dòng)缸運(yùn)行特性、試驗(yàn)條件及試驗(yàn)需求，設(shè)計(jì)并搭建了基于LabVIEW的伺服電動(dòng)缸運(yùn)行能耗試驗(yàn)系統(tǒng)；再次，針對(duì)不同運(yùn)行狀況下的伺服電動(dòng)缸的運(yùn)行能耗進(jìn)行