基于可调惯量比的伺服系统低频谐振控制.pdf

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1、ELECTRICDRIVE2O10Vo1．40No．7电气传动2010年第4O卷第7期基于可调惯量比的伺服系统低频谐振控制黄梁松，曲道奎。，徐方。，邹风山。(1．中国科学院沈阳自动化研究所，辽宁沈阳110016；2．中国科学院研究生院，北京100049；3．新松机器人自动化股份有限公司，辽宁沈阳110168)摘要：在传动系统中，由大惯量负载和弹性连接轴所引起的低频谐振现象会使负载在运动过程中产生低频振动，影响系统的运动控制性能。在设计扰动观测器的基础上提出了可调惯量比的控制策略，通过在控制回路中调节负载惯量与电机转子惯量的比值至理论推导的最优值，实现了同时对电机输出轴和负载的低频干扰抑制，

2、使伺服系统可以有效控制大惯量负载进行平稳运动，理论分析与仿真实验均证实了该方法的可行性。关键词：伺服系统；低频谐振；扰动观测器；可调惯量比中图分类号：TP13文献标识码：AServoControlStrategyforLow—frequencyResonanceSuppressionBaseonAa．iustableInertiaRatioHUANGLiang—song，QUDao—kui，XUFang～，ZOUFeng—shan’。(1．ShenyangInstituteofAutomation，ChineseAcademyofSciences，Shenyang110016，Liaoni

3、ng，China；2．GraduateSchool，ChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China；3．SIASUNRobot&AutomationCo．Ltd，Shenyang110168，Liaoning，China)Abstract：Low—frequencyresonancearisingfromlargeinertialoadandelasticshaftcausesvibrationwhenindustrialservosystemisworking，whichdegradesthesystemSperformanceofmotionc

4、ontro1．Anadjustableinertiaratiocontrolstrategywaspresentedbasedondesigningdisturbanceobserver，whichtheinertiaratiobe—tweentheloadandrotorisadjustedtOanoptimalratioSOastosuppressthelow—frequencydisturbancetOthemotoroutputshaftandloadsimultaneously，thisstrategyallowsthattheservosystemcontrolsthemoti

5、onoflargeinertialoadsmoothlyandsteadily．Theeffectivenessoftheproposedconceptisdemonstratedtheoreticalanalysisandsimulation．Keywords：servosystem；lOW—frequencyresonance；disturbanceobserver；adjustableinertiaratio在工业机器人、数控机床等需要进行高速高严重的低频干扰。使用低通或带通滤波滤除低频精度运动控制的传动系统中，保证各传动部件的谐振会引起系统响应的严重滞后，影响系统的稳高刚度连接是很

6、有必要的，但由于体积、重量、成定性，而单纯改进速度控制器也不能很好地消除本等因素的限制，使得传动系统在运动过程中会低频谐振干扰，因此如何抑制低频谐振是先进伺因为刚性不足而出现不同频率和幅值的机械谐振服控制系统的关键技术之一。现象。谐振会削弱系统的响应速度、定位精度，甚目前对低频谐振控制的研究主要包括采用各至严重降低系统的稳定性_1]。种加速度反馈技术和构建状态、干扰等各类观测器不同频率的机械谐振有不同的抑制方式，频进行补偿[3等。采用加速度反馈通常会削弱系率大于伺服系统速度环带宽的中高频谐振，一般统的快速响应能力，而观测器则不能有效地观测低采用低通或陷波滤波处理Ⅲ2]。而由大惯量负载和频谐

7、振系统中大惯量负载的运动变化。本文在扰高弹性连接轴激发的频率小于速度环带宽的低频动观测器的基础上提出了可调惯量比的控制策略，机械谐振会直接反馈到伺服系统的速度环，产生通过在速度控制回路中调节负载惯量与电机转子基金项目：国家科技重大专项资助(2009ZX02012)作者简介：黄梁松(1978一)，男，博士研究生，Email：huangls@sia．ca61电气传动2010年第4O卷第7期黄粱松，等：基于可调惯量比的伺服系统