永磁伺服驅(qū)動系統(tǒng)中的振動抑制研究.pdf

1、永磁伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)被廣泛運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域中。為了提高系統(tǒng)靈活性，伺服系統(tǒng)經(jīng)常使用到柔性連接傳動裝置，這些柔性連接裝置會引起速度，位置傳輸滯后，給系統(tǒng)控制帶來振動。而這樣的抖動在一些位置控制工況下，會嚴(yán)重影響被加工的工件質(zhì)量。因此為了確保控制對象系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通常做法是降低伺服控制響應(yīng)，但是這阻礙了伺服控制向高精度高響應(yīng)的控制方向的發(fā)展。所以，研究伺服控制系統(tǒng)中振動抑制問題時(shí)十分有必要的。本文在總結(jié)國內(nèi)外研究工作上，針對控制系統(tǒng)

2、中不同的頻率段的抖動分別進(jìn)行了抑振研究。其主要工作如下：
　　本文根據(jù)二慣性系統(tǒng)模型，探討了伺服驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)生振動的原因。針對低頻振動(<100Hz),提出了位置誤差過峰值檢測振動頻率，以及新型轉(zhuǎn)矩前饋抑制方法進(jìn)行振動抑制，并運(yùn)用系數(shù)圖表法(CDM)設(shè)計(jì)了控制器參數(shù)準(zhǔn)則。在此基礎(chǔ)上分析了系統(tǒng)bode圖，先從理論上解釋了本文提出的方法的有效性，并加以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了低頻振動的有效抑制。
　　然后對中頻振動(100-1000Hz)

3、，同樣首先分析了振動原因。與低頻振動不同，中頻振動主要是發(fā)生在高增益速度環(huán)下。為了提高伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度，提高速度環(huán)增益是最直接的方法，但是提高的速度環(huán)增益這種方法雖然加速了響應(yīng)速度，但是也會給系統(tǒng)帶來振動。本文根據(jù)控制模型的傳遞函數(shù) bode圖從理論上研究了振動頻率與控制對象模型參數(shù)的關(guān)系。提出了利用低階觀測器估算振動信息，并把它作為補(bǔ)償添加到反饋回路上的振動抑制方法。對于振動頻率的檢測，采用FFT對速度誤差進(jìn)行頻譜分析，提出振動頻率

4、，根據(jù)振動頻率設(shè)計(jì)了振動信號估算觀測器的參數(shù)。解決了高增益速度環(huán)下的中頻振動抑制問題。
　　當(dāng)負(fù)載慣量比，即負(fù)載慣量與電機(jī)慣量而相比較小，而系統(tǒng)柔性連接的彈性系數(shù)較大時(shí)，系統(tǒng)的諧振頻率可能會較高(>400Hz)。此時(shí)的振動持續(xù)時(shí)間較長，并伴有刺耳噪聲。本文研究出了一種基于自適應(yīng)的PEAK濾波器的雙級聯(lián)陷波器結(jié)構(gòu)來進(jìn)行高頻振動抑制。保證了高頻振動檢測在高阻尼系統(tǒng)在下的振動頻率檢測的準(zhǔn)確性，從而保證陷波器對高頻抑制的有效性。
　

5、　此外，為了提高伺服系統(tǒng)的抗干擾性，本文提出了低階龍貝格擾動轉(zhuǎn)矩觀測器,從系統(tǒng)傳遞函數(shù)出發(fā)，分析了觀測器參數(shù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；本文還研究了基于自抗擾非線性擾動觀測器，利用仿真研究表明了自抗擾觀測器在振動抑制系統(tǒng)中的運(yùn)用。
　　總體上，本文從系統(tǒng)傳遞函數(shù)出發(fā)，分別對低，中，高頻振動采用了不同的振動抑制方法，并詳細(xì)描述了各控制參數(shù)設(shè)計(jì)。最后利用仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方法的理論有效性，并通過實(shí)驗(yàn)證明了該系列振動抑制方法的實(shí)踐可靠性，以及系統(tǒng)抗擾動性能的