電動舵機伺服系統(tǒng)的間隙與摩擦補償控制.pdf

1、電動舵機伺服系統(tǒng)是一種高精度位置伺服系統(tǒng)，主要應(yīng)用于飛行器、飛機、船舶、機器人等領(lǐng)域。電動舵機是舵機運動的執(zhí)行機構(gòu)，其任務(wù)是精確控制舵面的偏轉(zhuǎn)，使被控對象達到預(yù)期的姿態(tài)或位置。舵機伺服系統(tǒng)的性能直接決定著整個控制系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)。
　　在電動舵機伺服系統(tǒng)中，間隙干擾和摩擦力矩干擾的存在對系統(tǒng)性能有著嚴(yán)重的影響。間隙干擾會給系統(tǒng)造成穩(wěn)態(tài)誤差、振蕩等不良現(xiàn)象，甚至影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。摩擦力矩會使系統(tǒng)產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象、極限環(huán)振蕩等，進而影響系

2、統(tǒng)精度，降低系統(tǒng)動態(tài)性能。
　　本文以某型電動舵機為實驗對象，對包括間隙干擾和摩擦力矩干擾的伺服系統(tǒng)建模和補償問題，從理論上進行了分析和研究，并在實驗平臺上對提出的補償方法進行了實驗驗證。
　　針對間隙干擾，本文分析了間隙的機理，采用逆間隙模型，有效地補償了間隙非線性對系統(tǒng)性能的影響。
　　LuGre模型是一種描述兩物體間摩擦力矩的常用動態(tài)模型，也是目前最能完整的描述摩擦力矩各非線性現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模型。針對舵機伺服系統(tǒng)中的

3、摩擦力矩，本文研究了基于LuGre摩擦模型的補償方法，通過仿真和實驗平臺測試，驗證了算法的有效性。
　　為了驗證論文所提出的補償控制方法，本文搭建了一套完整的舵機伺服系統(tǒng)實驗平臺。該實驗平臺采用直流電動機作為執(zhí)行機構(gòu)，應(yīng)用TMS320F28335 DSP搭建了伺服系統(tǒng)控制器硬件，運用Matlab/Simulink設(shè)計了控制器軟件，利用Solidworks設(shè)計了伺服系統(tǒng)機械機構(gòu)?；谠撍欧到y(tǒng)，完成了對間隙環(huán)節(jié)和摩擦力矩的特性分析及