高速直接驱动系统仿真分新研究.pdf

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1、研究与DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2012．05．012接驱动系统仿真分新研究郑俊庆，林群，闻章勇(圣戈班集团徐州基地项目部，江苏徐州221004)摘要：利用多领域建模方法和面向对象建模语言，对由直线电机构成的驱动系统试验台进行了建模与分析。B样条网络作为自学习前馈控制器(LFFC)对控制系统，在20一SIM环境中进行设计与仿真。LFFC是一种基于神经网络的简单有效的学习控制策略，仿真分析的结果也显示出LFFC明显地减小了由于外部干扰、摩擦等带来的影响，提高了系统的跟踪性能。关键词：多领域建模；20一SIM；LFFC；B样条

2、网络中图分类号：TP39文献标识码：A文章编号：1009—9492(2012105—0047—05SimulationStudyofHighSpeedDirectDrivesSystemZHENGJun-qing，LINQun，WENZhang-yong(Saint—GobainGroup，Xuzhou221004，China)Abstract：Multi——physicsmodelingandObject——OrientedModeling(OOM)languagehavebeenusedtoanalyzethetestbenchwhichrepres

3、entshighspeedfeed-drivesystemwithlinearmotors(LMs)．TheB-splinenetworks(BSNs)areusedItSlearningfeedforwardcontroller(LFFC)，anditisdesignedandsimulatedbytheOOMlanguagein20-SIM．TheLFFCisasimpleandeffectivecontrolmethodbasedonneuralnetwork(NN)．TheresultsshowthatLFFCreducesdrastically

4、theinfluenceofexternaldisturbances，endeffect，frictionandparametersvariationandenhancesthetrackingperformanceoftheLMssystem．Keywords：multi-physicsmodelling；20-SIM；LFFC；Bsplinenetwork0引言学习前馈控制(LFFC)是一种适用于电机机传统的进给系统常常采用旋转伺服电机加滚械运动系统的简单有效的学习控制策略【4】。它采用珠丝杠结构。但这种结构往往存在以下问题n：刚反馈一误差一学习的控

5、制方式，主要包含两个部度低、惯量大，难以获得较高的传动速度和加速分：反馈控制器和学习前馈控制器，其中反馈控度；弹性变形、摩擦和反向间隙等非线性因素造制用于保证系统的稳定性和鲁棒性，而前馈控制成运动滞后和其它非线性误差；传动链结构复用于提高瞬态响应和系统的跟踪误差。杂，传动误差大，效率低等。近年来，许多研究采用Matlab／Simulik，对复而由直线电机构成的传动系统，没有中间传杂机电系统进行仿真分析，但是这种基于方块图动环节，不仅运动惯量小、系统刚度大、响应或传递函数的方法，往往要对方程做手工推导和快，并且消除了传统机械传动链带来的不良影分解，建立的模

6、型拓扑结构和实际的物理模型有响，极大地提高了进给系统的快速反应能力和运时差别较大。如今，一种基于物理模型多领域的动精度，已经在机床、运输、矿山领域有了广泛仿真分析方法，渐渐成为研究复杂机电系统的主的应用。但采用直接驱动技术后，系统参数摄导1，它采用面向对象OOM语言(如Modelica或动、负载扰动，以及齿槽效应、粘滞阻力和推力SIDOPS等)对系统建模。这种方法还可对模型进波动等都将直接反映到运动控制系统中。因此选行封装，并允许重用，同时能生成有效的仿真代择合适的控制策略，对于发挥直线电机最大性码，其中20一sim就是典型代表。本文正是利用这能，有着至

7、关重要的作用。种仿真工具，对装由直接驱动电机构成的进给系收稿日期：2011—11—28与开发统试验台，进行了LFFC性能分析。2试验台建模1进给试验台2．1机械系统试验台主要由底座、负载、电机、传感器及由直线电机组成的进给系统，与传统的滚珠运动控制卡等部分组成(如图1所示)，这是一个丝杠组成的进给系统相比，最大优点是没有机械典型的机电系统，通常是在Matlab／Simulink环境传动部分(零传动)，因此在模型中，可认为连接中，利用传递函数或状态方程来建立模型。本文刚度足够大。此外电机定子与动子间的电磁力非采用的是利用多领域、多物理量仿真工具20一SIM

8、常大，是侧向推力的3倍，因此会产生一定的摩来分析，该软件支持面向对象建模语言，且