本文關鍵詞：直線電機伺服系統(tǒng)伺服動剛度分析及測試技術研究

  更多相關文章： 直線伺服系統(tǒng) 伺服動剛度 影響因素 測試平臺 直線電機加載

【摘要】：直線電機伺服系統(tǒng)具有響應速度快、精度高、速度大和剛度大以及在工作時噪聲低等特點,因此被廣泛應用于數(shù)控機床等領域。直線電機伺服系統(tǒng)多工作在位置伺服的狀態(tài),伺服動剛度是評價其性能的一個重要指標,它直接反映了系統(tǒng)的抵抗負載干擾產生位置偏差的能力。本文主要針對直線電機伺服系統(tǒng)伺服動剛度領域的理論分析和測試技術這兩個方面進行了較為深入的研究。首先,本文建立了典型直線伺服系統(tǒng)的數(shù)學模型,并在Simulink中仿真分析了階躍負載力下的伺服動剛度的影響因素,主要包括驅動器硬件參數(shù)、控制參數(shù)、非線性因素、動子質量。本文進一步對典型直線伺服系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和擾動模型進行分析,分析了控制參數(shù)和動子質量對正弦負載力下的伺服動剛度的影響,并和前面的階躍負載力下的影響進行了對比。兩種定義下的主要影響因素的影響趨勢一致,說明這兩種定義的伺服動剛度存在內在一致性,本文進一步闡明了其一致性的理論基礎。這兩種不同的定義下的理論分析各有優(yōu)缺點,前者側重最大偏差和動態(tài)特性,后者側重穩(wěn)態(tài)偏差幅值和頻域特性。對比發(fā)現(xiàn)階躍負載力下的伺服動剛度更適合作為在實際測試中的定義。為了測試階躍負載力下伺服動剛度,傳統(tǒng)的重物加載法具有重復操作困難且不適用于大推力場合等缺點。針對這些缺點,本文提出了直線電機加載法,并分析了基于該加載方法的測試平臺中影響伺服動剛度測試精度的各個因素,針對各影響因素,提出相應的降低其影響的方法。為了驗證直線電機加載法的合理性,搭建了實際的伺服動剛度的測試平臺,主要包括整個測試系統(tǒng)結構的設計和核心部件大推力直線直流加載電機的設計。對加載電機樣機進行了溫升和推力實驗,驗證了加載電機設計的合理性,適用于測試伺服動剛度;通過對不同控制參數(shù)下伺服動剛度的實驗測試,驗證前面伺服動剛度影響因素的理論分析;進一步對實驗伺服動剛度的測試結果進行了誤差分析,分析表明直線電機加載法具有較高的測試精度;最后實驗對比了傳統(tǒng)重物加載法和直線電機加載的測試結果,直線電機加載法測試結果隨機誤差小,具有更高的測試精度。
【關鍵詞】：直線伺服系統(tǒng) 伺服動剛度 影響因素 測試平臺 直線電機加載
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM359.4;TM921.541
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題背景及研究意義9-10
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 伺服動剛度的定義10-12
• 1.2.2 伺服動剛度的影響因素和提高方法的國內外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 直線電機測試系統(tǒng)和負載力加載方法的國內外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 本文的主要研究內容15-18
• 第2章 直線伺服系統(tǒng)階躍負載力下伺服動剛度分析18-35
• 2.1 引言18
• 2.2 直線永磁同步電機的數(shù)學模型18-20
• 2.3 直線永磁同步電機的三閉環(huán)PID矢量控制系統(tǒng)及仿真20-23
• 2.4 階躍負載力下伺服動剛度的影響因素分析23-34
• 2.4.1 驅動器硬件參數(shù)對階躍負載力下伺服動剛度的影響24-26
• 2.4.2 控制參數(shù)對階躍負載力下伺服動剛度的影響26-29
• 2.4.3 非線性因素對階躍負載力下伺服動剛度的影響29-33
• 2.4.4 動子質量對階躍負載力下伺服動剛度的影響33-34
• 2.5 直線伺服系統(tǒng)伺服動剛度的提高方法34
• 2.6 本章小結34-35
• 第3章 兩種伺服動剛度定義及測試對比分析35-47
• 3.1 引言35
• 3.2 直線伺服系統(tǒng)的傳遞函數(shù)分析35-37
• 3.3 直線伺服系統(tǒng)的的伺服動剛度影響因素對比分析37-44
• 3.3.1 電流環(huán)參數(shù)對兩種伺服動剛度影響的對比分析38-39
• 3.3.2 速度環(huán)參數(shù)對兩種伺服動剛度影響的對比分析39-41
• 3.3.3 位置環(huán)參數(shù)對兩種伺服動剛度影響的對比分析41-42
• 3.3.4 動子質量對兩種伺服動剛度影響的對比分析42-44
• 3.4 兩種伺服動剛度定義內在一致性及理論基礎44-45
• 3.5 兩種伺服動剛度測試的對比分析45-46
• 3.6 本章小結46-47
• 第4章 伺服動剛度測試平臺及測量誤差影響因素分析47-54
• 4.1 引言47
• 4.2 重物加載和直線電機加載的對比分析47-48
• 4.3 基于直線電機加載的伺服動剛度測試平臺48-49
• 4.4 伺服動剛度測試誤差影響因素分析49-53
• 4.4.1 位置反饋精度對伺服動剛度測量誤差影響分析49-50
• 4.4.2 附加質量對伺服動剛度測量誤差影響分析50-51
• 4.4.3 階躍負載力加載形式對伺服動剛度測量誤差影響分析51-52
• 4.4.4 庫倫摩擦力對伺服動剛度測量誤差影響分析52
• 4.4.5 實際階躍負載力的斜坡時間對伺服動剛度的影響分析52-53
• 4.5 本章小結53-54
• 第5章 直線伺服系統(tǒng)伺服剛度測試系統(tǒng)及實驗研究54-71
• 5.1 引言54
• 5.2 測試系統(tǒng)平臺總體構成54-55
• 5.3 大推力直線直流電機的設計55-58
• 5.3.1 大推力直線直流電機的結構設計55-57
• 5.3.2 大推力直線直流電機參數(shù)初步設計57
• 5.3.3 永磁體高度的對電磁推力幅值的影響57-58
• 5.3.4 永磁體寬度度的對電磁推力波動率的影響58
• 5.4 加載電機的溫升實驗58-60
• 5.5 加載電機推力實現(xiàn)與推力測試實驗60-62
• 5.5.1 加載電機的電流控制61
• 5.5.2 加載電機的推力測試實驗61-62
• 5.6 伺服動剛度的影響因素探索實驗62-67
• 5.6.1 階躍負載力幅值對伺服動剛度測試結果的影響實驗64-65
• 5.6.2 控制參數(shù)對伺服動剛度的影響實驗65-66
• 5.6.3 附加鐵板質量對伺服動剛度的影響實驗66-67
• 5.7 伺服動剛度的測試結果及誤差分析67-69
• 5.7.1 階躍力幅值的測量值和真實值的偏差來源68
• 5.7.2 最大位置偏差的測量值和真實值的偏差來源68-69
• 5.7.3 直線電機加載法測試伺服動剛度結果系統(tǒng)誤差69
• 5.8 直線電機加載和重物加載測試結果對比分析69-70
• 5.9 本章小結70-71
• 結論71-72
• 參考文獻72-76
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文及其他成果76-78
• 致謝78

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前9條

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本文編號：1113916