基于频率特性搜索的伺服系统谐振控制.pdf

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1、ELECTRICDRIVE2015Vo1．45No．2电气传动2015年第45卷第2期基于频率特性搜索的伺服系统谐振控制熊琰，李叶松(华中科技大学自动化学院，湖北武汉430074)摘要：提出了一种在线更新频率搜索区间的迭代算法，该算法能够准确获取伺服机械谐振系统的谐振频率、反谐振频率、谐振频率处的幅度增益和谐振频率处的谐振带宽。根据搜索得到的谐振频率特性对陷波滤波器进行设计和优化，可以改善系统性能。仿真和实验结果表明，提出的方法不仅抑制了系统的机械谐振，而且改善了系统的动态响应特性。关键词：伺服系统；谐振频率；频率响应；频率搜索；陷波滤波器

2、中图分类号：TM921文献标识码：AServoControlStrategyforResonanceSuppressionBasedonSearchingforFrequencyCharacteristicXIONGYah，LIYe—song(SchoolofAutomation，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，Hubei，China)Abstract：Aniterativealgorithmwhichupdatestherangeofsearchfrequencyo

3、nlineispresented．Thealgorithmcanpreciselyobtaintheresonancefrequency，anti-resonancefrequency，amplitudegainofresonancefrequencyandband-widthofresonancefrequency．Thedesigningandoptimizationofanotchfilterbasedontheresonancefrequencycharacteristicsearchedcanimprovethesystemper

4、formance．Simulationandexperimentalresultsverifythattheproposedmethodnotonlysuppressthemechanicalvibration，butalsoimprovethesystemdynamicresponse．Keywords：servosystem；resonancefrequency；frequencyresponse；frequencysearch；notchfilter谐振的一种有效的方法]，伺服系统的状态变量1引言通过观测器观测得到，然后利用极点配置的

5、方法在工业应用中，伺服传动系统一般采用传动设计速度控制器的参数。但是在实际应用中，高杆、齿轮、同步带等机械传动装置来驱动工作带宽的状态观测器会放大伺服系统的测量噪声，台。为了获得伺服系统的最佳转矩传递特性，在而较小的观测器带宽会降低估算的精度。因此，设计控制器的过程中，必须考虑这些机械传递部状态观测器较少应用于具有高频谐振的系统中。件的特性n]。在连接电机和负载的机械传动装通过在线对电机转速反馈和转速给定的差置中，降低伺服系统动态特性的主要因素是机械值进行FFT变换，辨识得到伺服系统的谐振频装置的传动刚度，刚度过小会导致机械谐振频率率，然后

6、设计自适应陷波滤波器是另一种简单有与伺服系统的速度闭环带宽重叠，系统会出现不效的方法n]。但是，通过差值的FFT变换只能检稳定，甚至损坏机械传动装置。在轧机、传送带、测得到系统的谐振频率，并不能检测得到系统在机械手臂、造纸机等伺服系统的工业应用中，机谐振频率处的幅度增益和谐振带宽，所设计的陷械谐振已经成为影响系统特性的主要因素之一。波滤波器不能很好地抑制机械谐振。利用正弦国内外学者提出了多种控制策略来抑制系信号作为速度环给定，求得谐振频率处的反馈转统的机械谐振。基于状态变量反馈是抑制机械速和给定转速幅值的比值可以获取系统在谐振基金项目：国家

7、科技重大专项(2012zxo4001—012)作者简介：熊琰(1987一)，男，博士研究生，Email：d201077489@hust．edu．cn39电气传动2015年第45卷第2期熊琰，等：基于频率特性搜索的伺服系统谐振控制频率的幅度增益和带宽。但是，在机械谐振一l=adoo／dtm频率与略低于速度环穿越频率时，电机振荡的频Ts1=l一01)率高于机械谐振频率，会导致设计的陷波滤波器1一2=Jflco／dt⋯．LlJ抑制机械谐振失败n。另一方面，一般的陷波滤T=一B0)波器只是在频率响应上减小了谐振频率处的幅=Jndco／dt度增益，并

8、不能与谐振环节完全相抵消，影响了利用上述方程可以推导出伺服机械谐振系系统的动态响应特性n。统的传递函数：本文首先通过动力学方程对伺服机械谐振系统进行建模，分析了系统机械谐振的频率