直线伺服系统谐振分析及其抑制研究

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直线伺服系统的机械柔顺性会造成系统在高速运动时机械刚度的不足,控制参数不合理以及运动过程中的负载质量的变化容易造成系统伺服动刚度的不足,从而使系统产生谐振现象,直线伺服系统谐振严重降低系统的动态性能。因此,需要设计谐振辨识及谐振抑制方案以提升直线伺服系统性能。本文在理论分析的基础上,将仿真研究与实验验证相结合,在对伺服系统谐振的主要影响因素分析研究的基础上针对谐振进行辨识及抑制研究。首先,本文在实验室现有伺服系统的基础上进行理论分析,利用SIMULINK软件建立起直线伺服系统控制模型,同时构建出系统机械谐振模型和伺服动刚度模型,根据机械谐振模型进行谐振特性分析,并且针对影响系统伺服动刚度的主要因素进行研究,研究结果表明:负载质量和控制系统参数是影响伺服动刚度的主要因素。论文中对负载质量引起的系统谐振的辨识采用递推最小二乘辨识方法。对递推最小二乘辨识的实验结果表明:递推最小二乘辨识法适用于伺服系统在线谐振辨识,具有收敛波动小,收敛速度快,精度高的优点。因此,特别适用于直线伺服系统运行过程中谐振辨识。其次,在功率谱辨识的基础上利用陷波滤波器抑制机械谐振,仿真和实验结果都获得了较好的抑制谐振效果。针对伺服动刚度不足造成的谐振,在谐振辨识的基础上采用积分谐振抑制(Integral Resonant Control,简称IRC)方法进行谐振抑制,通过计算机仿真和实际平台测试的方法在时域和频域对IRC进行了较为深入的研究,仿真结果表明:IRC用于谐振抑制具有较理想的效果,能大大提高系统动态性能。最后,本文对实验室现有直线伺服系统的硬件和软件平台进行介绍,对搭建的实验平台的基本工作原理进行说明,并且对实验测试结果进行了分析。
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