电动负载模拟器抑制多余力的结构补偿控制.pdf

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1、2013年2月机床与液压Feb．2013第41卷第3期MACHINET00L＆HYDRAUUCSVo1．41No．3DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．03．017电动负载模拟器抑制多余力的结构补偿控制李瑞，王明艳(中北大学信息与通信工程学院，山西太原030051)摘要：电动负载模拟器存在多余力矩，且严重影响加载精度和系统的稳定性。针对此问题，在分析加载系统基本结构和原理的基础上，建立加载系统模型，设计结构补偿环节；分析常规补偿方法的局限性，提出改进的结构不变性补偿方法，并用复合控制方法来设计控制系统。仿真结果表明：此方

2、法能够大幅度消除多余力矩，且在工程中有一定的可行性。关键词：电动负载模拟器；多余力矩；结构补偿法中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)3—062—3StructureCompensationControlforEliminatingExtraTorqueofMotorDriveLoadSimulatorURui．WANGMingyan(CollegeofInformationandCommunicationEngineering，NorthUniversityofChina，TaiyuanShanxi030051．

3、China)Abstract：Extratorqueexistinginthemotordriveloadsimulatorinfluencestheloadprecisionandsystemstability．Aimingattheproblem，basedontheworkprincipleandstructure，themodeloftheloadsystemwasbuiltandthestructurecompensationunitwasdesigned．Thelimitationsoftheconventionalcompensation

4、methodswereanalyzed，andanimprovedcompensationmethodofstructureinvariancewasproposed．Thecompoundcontrolmethodwasusedtodesigntheentirecontrolsystem．Thesimulationresultsindicateusingthemethod，theextratorquecanbereducedgreatly．Ithassomefeasibilityinengineering．Keywords：Motordriveloa

5、dsimulator；Extratorque；Structurecompensationmethod在科学研究中，为了测试产品的性能指标，需要模拟出对象的实际工作环境，对产品施加与实际情况相对应的负载，从而真实地反映产品实际的性图1电动负载模拟器结构框图能，这就需要研制出高性能的加载系统，以便为新材料和产品的应用、为新技术的推广提供可靠的实控制器接收仿真计算机发出的指令信号及扭矩传验资料⋯。按照加载执行元件的不同，可分为机械感器发回的力矩反馈信号，利用给定的控制算法计算式负载模拟器、液压式负载模拟器和电动式负载模出下一时刻的控制量，通过驱动器作用在加载

6、电机拟器。上，产生相应的力矩输出施加到舵机上，扭矩传感器由于电液负载模拟器的污染大，维修困难，近年再将作用在舵机上力矩值实时反馈给控制器，为计算来，随着电机性能的不断提升、电力电子器件、电机下一时刻控制量提供依据。驱动系统的发展、电机制造水平的提高，越来越多的2系统模型的建立伺服控制系统以永磁同步电动机作为执行元件，因此加载电机模型。加载电机选择永磁直流力矩电必须采用电动加载方案。电动负载模拟器对于缩短系机，可以使得电动加载系统获得良好的动态、静态统研制周期、节约研制经费、提高可靠性和成功率有性能。着重要意义。直流力矩电机的电压平衡方程为：1电动负载模

7、拟器系统硬件组成d(t)=Ri+L+E(1)U一个完整的电动负载模拟器应由加载电机、扭矩式中：E为电枢反电动势，它是当电枢旋转时产生的传感器、联轴器、驱动器、控制器、上位机等几部分反电势，其大小与激磁磁通及转速成正比，方向与电组成，如图1所示。收稿日期：2011—12—31基金项目：山西省青年科技研究基金资助项目(2009021018-1)；教育部博士点新教师基金资助项目(20091420120007)作者简介：李瑞(1987一)，男，硕士研究生，主要研究方向为电动伺服控制系统、组合导航研究。E—mail：875188314@qq·com。第3期李瑞等

8、：电动负载模拟器抑制多余力的结构补偿控制·63·枢电压U相反。则反电动势E可以写为：3消除多余