雙電機同步驅動轉臺中框建模與變形控制研究.pdf

1、申請上海交通大學碩士學位論文雙電機同步驅動轉臺中框建模與變形控制研究雙電機同步驅動轉臺中框建模與變形控制研究學校：學校：上海交通大學院系：院系：機械與動力工程學院班級：班級：B0702092學號：學號：1070209062碩士生：碩士生：董景龍工程領域：工程領域：機械電子工程導師：導師：苗玉彬（副教授）陶建峰（講師）上海交通大學機械與動力工程學院上海交通大學機械與動力工程學院2010年2月第I頁雙電機同步驅動轉臺中框建模與變形控制研究雙

2、電機同步驅動轉臺中框建模與變形控制研究摘要三軸仿真轉臺作為航空、航天等領域中進行半實物仿真和測試的關鍵設備，在飛行器的研制過程中起著極其重要的作用。隨著仿真轉臺的性能需求出現(xiàn)高精度、大功率、高頻響趨勢，對轉臺框架的抗變形能力提出了更高的要求，因此研究通常認為是剛體的轉臺框架在雙電機同步驅動下的變形和應變問題就成為關鍵問題。由于雙電機共同驅動同一負載，當雙電機的輸出不同步時會使系統(tǒng)的運動性能惡化，限制了系統(tǒng)的頻寬，引起轉臺框架扭轉變形。因

3、此深入研究電動轉臺的同步驅動機理，研究同步驅動系統(tǒng)的控制策略對轉臺框架的變形抑制有著非常重要的現(xiàn)實意義。在查閱了大量國內外相關文獻的基礎上，本文綜述了國內外仿真轉臺的發(fā)展概況；概述了轉臺框架變形以及同步控制研究現(xiàn)狀；綜述了雙電機同步控制策略及控制算法的研究現(xiàn)狀。在此背景下，本文首先分析了電動轉臺驅動元件的選型原則及方法，建立了各驅動元件的數(shù)學模型，并針對單通道電機驅動轉臺系統(tǒng)設計了電流環(huán)和速度環(huán)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，進而建立了考慮傳動軸剛度的

4、雙電機同步驅動轉臺中框的數(shù)學模型。由于考慮轉臺中框的柔性及變形，結合有限元分析軟件ANSYS和虛擬樣機動力學仿真軟件ADAMS建立了轉臺中框的柔性體動力學數(shù)值模型，并在ADAMS軟件中運用數(shù)值仿真方法研究了基于模態(tài)疊加法描述的柔性體轉臺中框在不同驅動力矩下的變形情況。在此基礎上，提出基于模糊PI補償器的雙電機同步控制策略并設計了模糊PI控制器，將該策略應用于同步驅動轉臺中框以達到抑制框架變形的目的。在MatlabSimulink環(huán)境下對

5、雙電機同步控制策略進行了仿真，針對利用偏差耦合的模糊PI控制策略控制雙電機同步驅動柔性體轉臺中框從而抑制變形的情況，利用MatlabSimulink建立的驅動機構以及控制器的數(shù)學模型和利用ADAMS中建立的柔性體數(shù)值模型對其進行了聯(lián)合仿真。建模以及仿真結果表明：基于偏差耦合的模糊PI控制策略對控制雙電機同步效果優(yōu)于常規(guī)PI控制，并且對因電機參數(shù)不一致引起的負載扭轉變形有明顯的補償和抑制效果。本文所建立的考慮柔性體及變形的雙電機同步驅動轉