基于偏执电流双电机伺服系统消隙

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1、第20卷第l4期电子设计工程2012年7月Vo1．20No．14ElectronicDesignEngineeJu1．2012基于偏执电流的双电机伺服系统消隙陈赘。张永祥(西北工业大学电子信息学院，陕西西安710129)摘要：由于随动系统的传动过程中存在齿隙。机械传动系统中齿轮轮齿的间隙会形成非线性位置误差，它影响着系统的动态性能和稳态精度．所以在伺服系统中消除齿隙十分必要；通过分析双电机伺服系统的消隙原理，系统建立了基于偏执电流方法的消隙模型，对比消隙前与消隙后的效果，得出偏执电流方法能够很好地消除齿隙这一结论。关键词：齿隙；伺服系统；双电机消隙；偏执电流中图分类号：T

2、P273文献标识码：A文章编号：1674—6236(2012)14—0041—03Anti．．backlashofservosystembydouble．．motorbasedonparanoidcurrentCHENYun，ZHANGYong-xiang(SchoolofElectronicsandInformation，Noahwes~rnPolytechnicalUniversity，Xi’olt710129，China)Abstract：Non-linearityofanti-backlashiSnon-linearitypositionerrorwhichiSc

3、ausedbywheeltoothofmachinedrivensystem．Asitaffectsthedynamicperformanceandsteadyprecisionofthesystem，it’Snecessarytoeliminatetoothgapintheservosystem．Byanalyzingtheprincipleofanti-backlashofservosystembydouble—motor，thissystemestablishesthemodelofanti-backlashbasedonparanoidcurrent．Withco

4、ntrastingtheefectofanti-backlashandnoanti-backlash，itconcludesthatparanoidcurrentmethodcaneliminatetoothgap．Keywords：toothgap；seivosystem；anti-backlashbydouble-motor；paranoidcurrent一般伺服电机额定转速较高，输出力矩较小，而负载则要求转速较低，驱动力矩较大。因此需要在电机和负载之间加入一个很大的减速器，它一方面放大力矩另一方面降低转速。由于轴承间隙、齿轮的侧向间隙等使减速器出现空间，随着传动链在

5、系统中所处的位置不同，其传动链回一回一的间隙对系统的性能的影响也不同。为了减小传动链的间隙，通常可采用机械消隙传动或电消隙传动的方法解决。双电机消隙传动方式[21的实质是利用伺服控制电路使传回一圃一动系统在启动和换向的过程中．两套完全一致的减速机构的输出齿轮分别贴紧在主轴大齿轮的相反的合面上，使主轴大齿轮受到偏置力矩【2】．不能在齿隙中来回摆动，从而达到消隙。匝巫回一四一1双电机消隙原理所谓消隙[31。则是在系统启动和换向时，在两个电机回一回一匝之间建立一个偏置电流形成一个偏置力矩来消除齿隙。实现消隙控制．理想的方案是使两个电机分别作为正向Fig．1Positiveant

6、i—backlashprocess驱动和方向驱动的电机．正向电机在反转时候输出一个足以消除传动间隙的正向力矩，反向电机在正转时候输2双电机消隙伺服系统建模出一个足以消除传动间隙反向力矩，此时两电机的力矩关系如图1、图2所示[4-61，图l是正向消息过程，图2为根据电机本身具有的动力学方程和大小齿轮的之间的弹力反向消隙过程。的动力学方程得到双电机伺服系统的动力学模型m如下式：收稿日期：2012—04—23稿件编号：20l2o4179作者简介：陈赘(199O一)，女，安徽界首人，硕士研究生。研究方向：电子与通信工程。-41—．《电子设计工程)2012年第14期KelOc札-誓

7、=u-KaOa+12Rz=．，ll+61l+K1(l—，)=I，1)20c2+Ka(Oc2-i~O．,)=KJ2匝巫至囹61(广)+^(2一)同其中、z，为电机的反电动势常数，。、为两个小齿轮的转速；，l、，2是两电机的电枢电流；．、为两电机的电阻；t、为两电机的电枢电感；U、为两电机的端电压；．，l、臣亘为两小齿轮的转动惯量，为大齿轮的转动惯量；6。、b2为两个小齿轮的摩擦，b为大齿轮处的摩擦；为大小齿轮间的传动比；K。、为两个小齿轮和大齿轮间的弹性系数比。把式(1)化为复域模型为：1l+I(Rl+l)=lKezOa+I：(