[發明專利]用于機械諧振抑制的方法和裝置

有效

• 申請號: 201410243046.6
• 申請日: 2014-06-04
• 公開（公告）號: CN104104296A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 楊明;鄭偉龍;徐殿國
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02P21/05
• 分類號: H02P21/05;H02P21/13
• 代理公司: 北京康盛知識產權代理有限公司 11331
• 代理人: 張宇峰

技術領域

本發明屬于傳動系統的機械諧振抑制技術領域，尤其涉及一種基于軸矩觀測器的帶間隙雙慣量彈性系統機械諧振抑制方法和裝置。

背景技術

在機電一體化的伺服系統中，驅動部分(電機)與從動部分(負載)往往不是直接接觸的，而是采用齒輪或者是絲杠傳動，這就不可避免的產生了間隙。由于實際系統中傳動裝置的剛度有限，尤其是在傳動軸細長的情況下，就會引發機械諧振，而間隙非線性會進一步加劇機械諧振。間隙非線性不僅會增大系統的靜差，而且還會影響系統的動態品質，使系統在單位階躍信號作用下過渡過程時間加長。如果不能消除間隙的影響，就會使得負載暫時失控，對驅動單元產生沖擊，從而導致穩態誤差、時滯，更壞的情況會產生極限環，這就限制了系統的動態性能和穩態精度并產生機械部件的附加磨損。因此，對帶間隙雙慣量彈性系統機械諧振進行有效抑制很有必要。

目前，針對間隙諧振抑制的方法大多數為基于間隙模型的補償控制方法。概括來說，對間隙非線性的補償控制方法主要包括逆模型補償、切換控制補償和基于線性控制補償等。逆模型補償方法是把間隙非線性的遲滯模型作為逆補償對象，將間隙非線性的逆引入到控制信號的輸入端來抵消間隙非線性的影響。切換補償方法的思想是在系統處于間隙階段和接觸階段時采用不同的控制方法。基于線性控制的補償方法，是將觀測器方式、描述函數法、智能方法等運用在線性控制的基礎上來對間隙非線性進行補償控制。現有的方法無法較好地解決帶間隙雙慣量傳動系統的機械諧振問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的一個目的是提出一種基于軸矩觀測器的帶間隙雙慣量彈性系統機械諧振抑制方法，以解決帶間隙雙慣量傳動系統的機械諧振問題。

為了對披露的實施例的一些方面有一個基本的理解，下面給出了簡單的概括。該概括部分不是泛泛評述，也不是要確定關鍵/重要組成元素或描繪這些實施例的保護范圍。其唯一目的是用簡單的形式呈現一些概念，以此作為后面的詳細說明的序言。

在一些說明性實施例中，所述用于機械諧振抑制的方法，包括：從電機側傳感器獲取電機轉速，并利用所述電機轉速計算獲得觀測的傳動軸軸矩T_g’；利用速度控制器輸出信號T_e^*計算軸距給定信號T_g^*；將所述軸距給定信號T_g^*減去觀測的傳動軸軸矩T_g’獲得軸矩偏差；利用所述軸矩偏差計算電磁轉矩的補償反饋值；利用所述電磁轉矩的補償反饋值對所述速度控制器的輸出信號T_e^*進行補償，并將補償后獲得的電磁轉矩信號T_e輸出給電機側。

本發明的另一個目的是提出一種用于機械諧振抑制的裝置。

在一些說明性實施例中，所述用于機械諧振抑制的裝置包括：第三乘法器，用于將電機側傳感器獲取的電機轉速乘以電機慣量J_m；微分器，用于對所述第三乘法器的輸出結果進行微分處理，得到作用在電機轉子的凈轉矩；第三減法器，用于將電機的電磁轉矩T_e減去所述電機轉子的凈轉矩，得到觀測的傳動軸軸矩T_g’；第一乘法器，用于將速度控制器的輸出信號T_e^*乘以轉矩系數K_b，得到軸矩給定信號T_g^*；第二減法器，用于將獲得的軸矩給定信號T_g^*減去所述觀測的軸矩T_g’，得到軸矩偏差；第二乘法器，用于將所述軸矩偏差乘以反饋系數K_pf，得到電磁轉矩的補償反饋值；和，第一減法器，用于將速度控制器的輸出信號T_e^*減去所述電磁轉矩的補償反饋值，得到補償后的電磁轉矩信號T_e；所述補償后的電磁轉矩信號T_e被輸出給電機側。

采用上述實施例，可以使得傳動軸上的軸矩振蕩信息不會傳遞到電機側，從而更好地達到抑制間隙諧振的目的。

為了上述以及相關的目的，一個或多個實施例包括后面將詳細說明并在權利要求中特別指出的特征。下面的說明以及附圖詳細說明某些示例性方面，并且其指示的僅僅是各個實施例的原則可以利用的各種方式中的一些方式。其它的益處和新穎性特征將隨著下面的詳細說明結合附圖考慮而變得明顯，所公開的實施例是要包括所有這些方面以及它們的等同。