双电机驱动伺服系统消隙及同步控制方法

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1、分类号：ＴＭ３４１１響单位代码：００５８ｉＭ漏＾．ｉ逃．．．．，．＾ｊｉＭＢＭｐ论文题目－：剛獅撕肖隙及同步控惡学科专业：控制科学与工程￣￣￣＇作者姓名：李莉Ｔ￣￣指导教师：夏长亮－——－—…―一＿＿元成日期－－：２０１７０１口垂ＨＢ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取泻的研究成果，除了文中特别加标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津工业大学

2、或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名；签字日期；？年＞月？日｜７＜１＾学位论文版权使用授权书龙学仿论义作者完令了解天津工业大学有关保留、使用学位论文的规定。特授极天津工业大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行、、汇编Ｗ供查阅和借阅。同意学检索，并采用影印缩印或扫描等复制手段保存校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密

3、后适用本授权说明）？学位论文作者签名；导师签名：夺系１＾）午日签：年月签字日期：＞月字日期＾学位论文的主要创新点一、在齿轮传动系统中，为消除齿隙非线性对系统的影响，设计一了种基于变偏置力矩的双电机消隙控制策略。该控制策略在系统起动或换向过程中，通过转矩补偿控制电路，对两台驱动电机施加偏置力矩，使得两个驱动轮分别贴合在从动轮相反的晒合面上，从动轮无法在齿隙中自由摆动；在系统起动或换向结束后，偏置力矩随之退出，从而达到合理利用系统能量，同时消除齿隙非线性影响

4、的目的。二、在双电机驱动伺服系统均载运行时，为提高系统对于负载扰一动的鲁棒性，结合滑模控制算法和交叉禪合控制结构，提出了种转。速同步控制策略该控制策略基于滑模控制原理，设计了积分型滑模速度控制器，来增强单台电机的抗负载扰动性能；基于交叉縄合控制原理，设计了速度同步控制器，分别对两台电机的参考电流进行补偿，从而快速抑制两台电机之间的速度同步误差。相比于传统双ＰＩ并行控制，该控制策略不仅可Ｗ降低系统的转速跟踪误差和同步误差，而且能够有效缩短系统受到负载扰动的恢复时间，

5、提升系统的同步性能。Ｈ、分析了同步稱合系数对系统同步性能的影响。当系统受到负载扰动时，若同步禪合系数取值过小，两台电机之间仍具有较大的转速同步误差，两台电机的转速波形会出现；若同步賴合系数取值过大，基于速度同步控制器的工作原理高频振荡现象。因此，结合仿真分析和实验结果，选取了同步禪合系数的最优取值，在保证转速波形平稳的基础上，提升了系统的同步性能。？摘要双电机驱动齿轮传动系统具有输出功率大、结构紧凑、效率高、成本低等优点，因此在重载场合得到了广泛应用。对于

6、高精度、高速随动系统，伺服电机驱，动负载频繁换向，难Ｗ克服由喃合间隙造成的传动误差和回程误差严重影响伺服系统的传动精度和系统性能，当，。此外系统中两台电机共同驱动负载时由于一实际电机参数不致、传动链抗扭特性差异、各电机受到扰动不同等因素，都会导致驱动电机间出现速度同步误差，极易引发差速振荡现象，严重时会造成单台电机过载一，甚至机械轴断裂，为此必须采取定的控制方法，保证两台驱动电机的速度同步。为消除齿轮哨合间隙对系统造成的影响，本文建立了双永磁同步电机驱动伺，分析了

7、齿轮咕合原理服系统含齿隙时的动力学模型，设计了基于变偏置为矩的双电机消隙控制策略一，对两台电机的输出转矩进行联动控制，始终保证至少有，使大齿轮无法在齿隙中自由摆动个小齿轮与大齿轮晒合，降低齿隙对系统的影响，从而精确传递力矩、速度和位移。Ｐ一Ｉ并传统双行控制下，当其中台电机受到负载扰动时，两台电机之间将出现较大的速度同步误差，，由于两台电机之间是齿轮刚性连接极易引发差速振荡现象，严重时还会造成单台电机过载甚至机械轴断裂。针对该问题，本文结合一滑模控制算法和交叉賴合控制结

8、构，提出种转速同步控制策略。该控制策略采一种积分型滑模速度控制器来提高电机的抗扰性用，并增强了两台电机之间的速度稱合作用，通过将两台电机之间的转速差信息反馈到两台电机的电流环，来快速补偿两台电机么间的速度同步误差。同时，本文研究了同步稱合系数的取值对系统同步性能的影响，通过仿真和实验选取了同步稱合系数的最优值，增强了系统的抗负载扰动能力，提升了系统的转速同步性能。最后，搭建了双电机驱动伺服系统的硬件实验平台，编写了实验程序，分别对传统双ＰＩ并行控制和转速同步控制策略进