交流伺服系統(tǒng)現(xiàn)廣泛應(yīng)用與工業(yè)控制領(lǐng)域,在工業(yè)機器人、數(shù)控機床等常見的機械結(jié)構(gòu)中,普遍存在著機械諧振、干擾問題及動態(tài)跟隨差的現(xiàn)象。在商用伺服智能控制中,智能化算法——免調(diào)整功能均能解決上述現(xiàn)象,并且無需人為干預(yù)便可完成,真正做到“黑匣子”功能。免調(diào)整功能可同時解決慣量變化的剛度設(shè)置與振動抑制問題,充分展示了新型高頻化伺服系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢。故而對于研究免調(diào)整功能是工業(yè)自動化發(fā)展的必經(jīng)之路,其對于提高伺服控制系統(tǒng)穩(wěn)定、精度有重要意義。本文提出參數(shù)免調(diào)試技術(shù)即通過在線辨識,自動判別系統(tǒng)機械參數(shù),自動匹配控制器剛度與參數(shù),利用評價函數(shù)與轉(zhuǎn)矩、位置、轉(zhuǎn)速閾值實時判定系統(tǒng)狀態(tài);在此基礎(chǔ)上,開啟相應(yīng)的補償回路,同時控制補償系數(shù)調(diào)節(jié)補償反饋強度,得到穩(wěn)定高跟隨性能的伺服系統(tǒng)。具體研究內(nèi)容如下:首先,利用安川sigma7進行的參數(shù)自整定策略與免調(diào)整功能性能對比,在此基礎(chǔ)上提出參數(shù)免調(diào)試技術(shù)的復(fù)合控制架構(gòu),并利用獲取的轉(zhuǎn)速與電流信息準確辨識系統(tǒng)機械參數(shù)與機械剛度。其次,根據(jù)系統(tǒng)所辨識的轉(zhuǎn)動慣量,利用頻域法參數(shù)自整定策略,分別自動整定速度環(huán)和位置環(huán)控制器的相關(guān)參數(shù);同樣的根據(jù)位置環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù)與系統(tǒng)跟隨性,整定速度前饋增益與加速度前饋增益。接著,利用本課題提出的評價體系即評價函數(shù)來判定系統(tǒng)狀態(tài),即根據(jù)傳感器采集的轉(zhuǎn)矩、位置、轉(zhuǎn)速等指令與反饋信息,判定系統(tǒng)相應(yīng)的是否發(fā)生機械諧振、是否需提高位置跟隨性與抗擾性。最后,針對判定的不同工況,自動開啟相應(yīng)的補償回路,若出現(xiàn)機械諧振那么系統(tǒng)會自動啟動軸矩負反饋;若需要提高系統(tǒng)跟隨性,則開啟系統(tǒng)位置前饋補償回路;若出現(xiàn)外部擾動,則開啟狀態(tài)觀測正反饋補償環(huán)節(jié);再對應(yīng)的控制補償系數(shù)α、β、K_g,調(diào)節(jié)補償反饋強度,得到穩(wěn)定高跟隨性能的伺服系統(tǒng)。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM921.541
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 免調(diào)整功能
        1.2.2 評價函數(shù)體系
        1.2.3 機械諧振與抗干擾研究發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.4 無偏差位置前饋控制
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 參數(shù)免調(diào)試技術(shù)復(fù)合控制架構(gòu)及其評價函數(shù)
    2.1 參數(shù)自整定與免調(diào)整性能對比分析
        2.1.1 速度階躍響應(yīng)性能測試
        2.1.2 速度環(huán)頻響測試
        2.1.3 速度環(huán)剛度測試
    2.2 參數(shù)免調(diào)試技術(shù)復(fù)合控制框架
    2.3 評價函數(shù)
        2.3.1 誤差評價函數(shù)
        2.3.2 系統(tǒng)評價指標
        2.3.3 基于補償系數(shù)的狀態(tài)評價函數(shù)
    2.4 本章小結(jié)
第3章 基于觀測器的諧振抑制與抗干擾研究
    3.1 雙慣量系統(tǒng)分析與建模
    3.2 機械諧振與抗干擾抑制矛盾現(xiàn)象機理分析與仿真驗證
        3.2.1 機械諧振與抗干擾抑制矛盾現(xiàn)象機理分析
        3.2.2 仿真驗證
    3.3 基于補償系數(shù)α的諧振抑制功能
        3.3.1 FO-DOB機理分析與設(shè)計
        3.3.2 諧振抑制功能實現(xiàn)
        3.3.3 仿真驗證
    3.4 基于補償系數(shù)β的動態(tài)干擾抑制
        3.4.1 狀態(tài)觀測器原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.4.2 抗干擾功能實現(xiàn)
        3.4.3 仿真實驗驗證
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于前饋補償?shù)臒o偏差位置伺服控制
    4.1 速度環(huán)控制器參數(shù)自整定
    4.2 位置前饋伺服控制
        4.2.1 位置環(huán)控制器參數(shù)整定
        4.2.2 位置前饋控制參數(shù)設(shè)置
        4.2.3 改進的位置前饋伺服控制
        4.2.4 仿真驗證
    4.3 本章小結(jié)
第5章 參數(shù)免調(diào)試技術(shù)仿真調(diào)試
    5.1 仿真平臺
    5.2 基于補償系數(shù)的評價體系驗證
        5.2.1 基于諧振補償系數(shù)α的轉(zhuǎn)矩評價函數(shù)
        5.2.2 基于抗干擾補償系數(shù)β的轉(zhuǎn)速評價函數(shù)
        5.2.3 基于跟隨性補償系數(shù)K_g的位置評價函數(shù)
    5.3 系統(tǒng)慣量在線辨識及剛度匹配
    5.4 參數(shù)免調(diào)試仿真驗證
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝

【參考文獻】

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本文編號：2835975