电动舵机减速器传动特性误差分析与补偿研究

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1、2013年6月宇航计测技术Jun．，2013第33卷第3期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementV01．33．No．3文章编号：1000-7202(2013)03-0071—06中图分类号：TH823文献标识码：A电动舵机减速器传动特性误差分析与补偿研究李凯袁峰胡英辉(哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院精密仪器研究所，黑龙江哈尔滨150001)摘要在电动舵机减速器的传动特性测试实验中，由于机械安装，轴承摩擦和电机驱动器非线性等原因造成的测量误差会折算到传动比测量误差中并降低精度。本文以减速器为研究对象，通过动力学方程建立了

2、该系统的数学模型，通过理论分析将机械安装与轴承摩擦作为已知的系统误差，提出一种根据仿真结果获得补偿量，对实测数据进行预处理从而提高传动比测量精度的新方法。计算结果说明此方法能在一定程度上补偿电机驱动器非线性带来的测量误差。关键词电动舵机减速器传动特性误差分析补偿ErrorAnalysisandCompensationofSpeedReducerinElectricalSteeringEngine’STransmissionCharacteristicsLIKaiYUANFengHUYing—hui(InstituteofPreciseInstrument，Schoolo

3、fElectricalEngineeringandAutomation，HarbinInstituteofTechnology，Ha’erbin，Heilongjiang150001)AbstractDuringthecoll琏Ieofelectricsteeringengine’Stransmissionexperiment．themeasuringe卜l'Or8generatedfrommechanicalinstallation，beatingfrictionandelectricalmachinedrivers’nonlinearitiesarelikelyto

4、beconvertedtoratio’Smeasurementerror，anddecreaseprecision．Subjectedtothespeedre-ducer，themathematicalmodelofsuchsystemisestablishedbymeoJlsofdynamicsequations，themeasure—menterrorsgeneratedfrommechanicalinstallationandbearingfrictionareregardedasdeterminedsystemerrorbytheoreticalanalysis

5、，andanewmethodisprovidedofpreprocessingactualmeasuringdataandim—provingratioprecisionaccordingtosimulationresults．Thecalculatedresultsimplythismethodistosomeextentabletocompensatethemeasurementerrorsfromelectricalmachinedrivernonlinearities．KeywordsSpeedreduceroftheelectricsteeringengine

6、TransmissioncharacteristicsErroranalysisCompensation1引言电动舵机减速器的传动特性即传动比是反映电动舵机性能指标的重要参数，传动比的获取往往需要测量减速器输入和输出端的角位移、角速度和扭基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金；HiT．NSRIF．2010100矩，并计算相对应量的比值。目前国内外有关减速器传动特性的测试多采用直接测量输出转速和输入转速，将测得的数据进行数值计算，针对特定的减速器模型进行参数优化后获得传动比[卜引，由于转速与转角具有积分关系，因此在相同时间间隔内测得宇航计测技术2013年输人和输出转角同

7、样可以获得传动比∞1。扭矩是反映电动舵机力能指标传递能力的重要物理量，其传动特性与转速恰好相反，利用扭矩的测量数值进行传动比计算既可以验证利用其他物理量计算传动比结果的精度，又可以直接获得电动舵机力能传递特性∽1。在测试实验中，扭矩测量比角度和速度情况复杂，这是由于扭矩传感器获得的扭矩信息往往会受到很多因素的影响。1)由于舵机减速器旋转轴与外部提供动力的电机轴安装时并非严格同轴，造成旋转轴的旋转中心线与几何中心线不重合，这种情况使得旋转轴在不同位置时受扭矩不均匀，甚至会产生弯矩，弯矩同样会折算到测量的扭矩中，从而影响扭矩的测量精度；2)旋