提高含齒隙伺服系統(tǒng)運動精度的控制研究.pdf

1、齒隙非線性作為伺服系統(tǒng)的典型非線性，廣泛存在于機器人、機床、雷達、炮塔、精密微型機械、轉(zhuǎn)臺等系統(tǒng)中，是制約高精度運動系統(tǒng)性能的重要因素。由于齒隙非線性屬于不可微的強非線性，對它的補償非常困難，同時越來越高的工程應(yīng)用性能指標要求必須解決齒隙非線性問題。因此，研究齒輪消隙問題具有重要的理論和工程應(yīng)用價值。
　　本論文按照單電機齒隙補償控制和雙電機偏置力矩消隙控制進行分析，重點研究了雙電機偏置力矩消隙控制方法，設(shè)計了多種偏置力矩施加方法

2、，仿真結(jié)果表明了所采用方法的有效性。主要內(nèi)容有：
　　1）重點研究了齒隙彈性死區(qū)模型特性，采用描述函數(shù)法分析了齒隙大小對系統(tǒng)伺服帶寬的影響。簡單分析了摩擦非線性，建立了適于仿真使用的摩擦力模型。通過單電機含齒隙Simulink建模，分別采用遲滯模型和彈性死區(qū)模型，按從電機側(cè)負反饋和從負載側(cè)反饋兩種方案仿真，對比了兩種方案的優(yōu)缺點，分析了從電機側(cè)負反饋方案優(yōu)于從負載側(cè)反饋的原因。在此基礎(chǔ)上，采用角差加慣性環(huán)節(jié)負反饋的補償方法，分別對

3、含遲滯模型和彈性死區(qū)模型的系統(tǒng)仿真，不但消除了極限環(huán)震蕩，還顯著提高了負載側(cè)的定位精度，接著定性分析了這種方法能夠提高定位精度的原因。對于低速運動的場合，采用切換控制策略來盡量減小齒隙對控制性能的影響，由于“bang-bang”控制沒有考慮實際電機動態(tài)性能及末端加速度引起的碰撞，文中給出了更為實用的時間次優(yōu)切換控制方法。
　　2）根據(jù)工程上采用的雙電機偏置力矩消隙的提法，詳細分析了偏置力矩法消隙原理，建立了雙電機偏置力矩消隙仿真模