[發(fā)明專利]一種電動舵機伺服系統(tǒng)的摩擦干擾力矩調(diào)節(jié)裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710124963.6
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN106896837A
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張文靜;楊一帆;韋文軍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號: G05D17/02
• 分類號: G05D17/02
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所11255
• 代理人: 黃曉軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及伺服控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電動舵機伺服系統(tǒng)的摩擦干擾力矩調(diào)節(jié)裝置。

背景技術(shù)

在伺服系統(tǒng)中，摩擦干擾主要來自于電動機軸與支撐軸之間的摩擦，傳動軸之間的摩擦，傳動齒輪之間的摩擦，以及齒輪與支撐軸之間的摩擦。

在高精度電動舵機伺服系統(tǒng)中，摩擦可能導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)誤差、極限環(huán)振蕩、爬行現(xiàn)象等。摩擦干擾力矩對系統(tǒng)性能的影響主要包括：

1、在階躍響應(yīng)中，摩擦干擾力矩使得系統(tǒng)產(chǎn)生大的超調(diào)，導(dǎo)致系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間增加；

2、在斜坡響應(yīng)中，摩擦干擾力矩會增加系統(tǒng)的跟蹤誤差；

3、在正弦響應(yīng)系統(tǒng)中，在低速運行時，摩擦干擾力矩使系統(tǒng)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，進而產(chǎn)生位置跟蹤“平頂”現(xiàn)象和速度跟蹤“死區(qū)”現(xiàn)象。位置跟蹤“平頂”現(xiàn)象使系統(tǒng)在正弦位置最大值處產(chǎn)生較大的穩(wěn)態(tài)誤差，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的跟蹤性能。另外，速度跟蹤的“死區(qū)”現(xiàn)象使系統(tǒng)在正弦速度的最小值處產(chǎn)生較大的誤差。

摩擦干擾力矩補償控制是高精度伺服控制領(lǐng)域內(nèi)的一個研究熱點。因此，為電動舵機伺服系統(tǒng)提供連續(xù)變化的摩擦干擾力矩，對于分析電動舵機伺服系統(tǒng)摩擦特性，研究摩擦補償控制算法，具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實施例提供了一種電動舵機伺服系統(tǒng)的摩擦干擾力矩調(diào)節(jié)裝置，能夠為電動舵機伺服系統(tǒng)提供連續(xù)變化的摩擦干擾力矩。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案：

一種電動舵機伺服系統(tǒng)的摩擦干擾力矩調(diào)節(jié)裝置，包括：調(diào)節(jié)桿、摩擦力矩調(diào)節(jié)彈簧、摩擦力矩夾具和固定螺母，所述摩擦力矩調(diào)節(jié)彈簧的兩端分別與所述調(diào)節(jié)桿和摩擦力矩夾具連接，所述固定螺母套裝在所述調(diào)節(jié)桿上，所述摩擦力矩夾具與減速器輸出軸相接觸。

進一步地，所述摩擦力矩夾具包括：摩擦連桿、夾具拉桿、摩擦夾臂、摩擦片、軸1、軸2和軸3，所述摩擦片安裝在所述摩擦夾臂上，所述摩擦力矩調(diào)節(jié)彈簧與所述夾具拉桿相連，所述夾具拉桿通過所述軸3與所述摩擦連桿連接，所述摩擦連桿通過所述軸2與所述摩擦夾臂連接，所述摩擦夾臂通過所述軸1與底座固定。

進一步地，所述摩擦片設(shè)置在每個摩擦夾臂的端部。

進一步地，所述調(diào)節(jié)桿受到拉力運動時，帶動所述摩擦力矩調(diào)節(jié)彈簧發(fā)生形變，對所述夾具拉桿產(chǎn)生拉力，所述夾具拉桿受到拉力運動時，通過軸3帶動所述摩擦連桿運動，所述摩擦連桿帶動所述軸2運動，所述軸1固定，所述摩擦夾臂發(fā)生轉(zhuǎn)動，使得所述兩個摩擦夾臂之間的夾角發(fā)生變化，改變了所述摩擦片對所述減速器輸出軸產(chǎn)生的壓力，當(dāng)伺服電動機旋轉(zhuǎn)時，帶動所述減速器輸出軸旋轉(zhuǎn)，所述摩擦片對減速器輸出軸產(chǎn)生摩擦力矩。

進一步地，所述的裝置還包括拉力計，所述拉力計與所述調(diào)節(jié)桿連接，當(dāng)所述調(diào)節(jié)桿帶動所述摩擦力矩調(diào)節(jié)彈簧發(fā)生形變后，所述拉力計測量出所述調(diào)節(jié)桿受到的外力值，進而計算出摩擦干擾力矩值。

進一步地，所述調(diào)節(jié)桿帶動所述摩擦力矩調(diào)節(jié)彈簧發(fā)生形變后，所述固定螺母被擰緊，所述調(diào)節(jié)桿被固定，使所述摩擦力矩調(diào)節(jié)彈簧的形變量保持不變，進而使摩擦干擾力矩保持恒定。

本發(fā)明實施例提供的電動舵機伺服系統(tǒng)的摩擦干擾力矩調(diào)節(jié)裝置可以動態(tài)調(diào)節(jié)電動舵機伺服系統(tǒng)的摩擦力矩，從而為伺服系統(tǒng)提供連續(xù)變化的摩擦干擾力矩，模擬電動舵機伺服控制系統(tǒng)中的摩擦現(xiàn)象，為電動舵機伺服系統(tǒng)摩擦力矩干擾的建模分析和摩擦補償控制算法研究提供支撐條件。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種電動舵機伺服系統(tǒng)的摩擦干擾力矩調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖2、圖3為本發(fā)明實施例提供的摩擦干擾力矩夾具的結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的摩擦干擾力矩夾具調(diào)節(jié)原理示意圖。

具體實施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。