伺服系統(tǒng)含間隙非線性的極限環(huán)機理分析及其抑制技術(shù).pdf

1、在伺服系統(tǒng)中，驅(qū)動電機與負(fù)載之間通常采用減速機構(gòu)傳動，不可避免會引入傳動間隙。而系統(tǒng)中一旦出現(xiàn)間隙，就容易引起極限環(huán)振蕩，進而產(chǎn)生噪聲，加劇機械磨損，降低系統(tǒng)控制精度。因此，全面的研究極限環(huán)特性，并采取相應(yīng)的抑制措施降低極限環(huán)的負(fù)面影響，具有非常重要的工程價值與研究意義。本文以含間隙雙慣量伺服系統(tǒng)為研究對象，主要針對間隙非線性引發(fā)的極限環(huán)振蕩現(xiàn)象進行研究，并利用線性狀態(tài)反饋控制方式消除極限環(huán)振蕩，從而提高伺服系統(tǒng)性能。
　　本文首

2、先研究了間隙的建模方法，并從伺服系統(tǒng)抽象出含間隙雙慣量系統(tǒng)模型，根據(jù)其運動學(xué)方程組，求得系統(tǒng)固有諧振頻率。同時，分析了半閉環(huán)和全閉環(huán)控制方式及優(yōu)缺點。研究發(fā)現(xiàn)，間隙存在會降低半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的控制精度，會使全閉環(huán)伺服系統(tǒng)產(chǎn)生極限環(huán)振蕩現(xiàn)象。
　　接著，本文采用描述函數(shù)法對極限環(huán)進行了深入剖析?；诿枋龊瘮?shù)分析法，對閉環(huán)系統(tǒng)控制框圖進行化簡，分離出線性部分與非線性部分，以奈奎斯特判據(jù)為依據(jù)，分析了極限環(huán)的存在性和穩(wěn)定性，并準(zhǔn)確預(yù)測出極

3、限環(huán)頻率。同時，研究了不同控制剛度和傳動間隙對極限環(huán)的影響。
　　然后，本文分別提出了傳統(tǒng)陷波濾波器和狀態(tài)反饋補償兩種抑制方案，并最終以后者作為核心方案，驗證了極限環(huán)抑制的有效性。狀態(tài)反饋補償策略根據(jù)極點配置的思想，設(shè)計狀態(tài)反饋系數(shù)，將雙慣量系統(tǒng)等效為單慣量系統(tǒng)，從而消除極限環(huán)對系統(tǒng)的影響，實現(xiàn)高精度位置跟蹤特性。同時，設(shè)計了3階巴特沃斯濾波器對反饋信號進行降噪處理，進一步提高控制精度。
　　最后，在間隙實驗平臺上分別驗證了