数控伺服系统中噪声扰动信号的补偿控制方法.pdf

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1、2014年5月机床与液压Mav2014第42卷第10期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．42No．10DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．10．047数控伺服系统中噪声扰动信号的补偿控制方法赵国勇，安红静，徐红芹(山东理工大学机械工程学院，山东淄博255049)摘要：加在数控机床伺服系统驱动单元的电气接口及元件上的各种噪声扰动信号，会降低进给伺服系统跟踪精度。分析噪声扰动对伺服系统跟踪精度的影响，提出一种针对噪声扰动信号观测与补偿的控制方法。仿真

2、试验表明：所提出的方法能有效减小扰动信号影响，提高伺服进给系统的抗干扰能力。关键词：伺服系统；噪声扰动；观测与补偿；跟踪误差中图分类号：TG80t文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)10—156—2CompensationControlMethodofNoiseDisturbanceSignalsinCNCServoSystemZHAOGuoyong，ANHongjing，XUHongqin(DepartmentofMechanicalEngineering，ShandongU

3、niversityofTechnology，ZiboShandong255049，China)Abstract：ThenoisedisturbancesignalsinCNCmachinetoolservosystemelectricalinterfacesandcomponentswillreducethetrackingaccuracyofservofeedsystem．Theinfluenceofnoisedisturbancesontheservosystemtrackingprecis

4、ionwasanalyzed，andanoisedisturbancesobservationandcompensationcontrolmethodwaspresented．Simulationresultsshowthattheproposedmethodcanbeusedtoeffectivelyimprovethetrackingaccuracyofservofeedsystem，andenhancetheanti-disturbanceability．Keywords：Servosys

5、tem；Noisedisturbance；Observationandcompensation；Trackingerror噪声通常定义为信号中的无用成分，噪声无处不1数控伺服系统模型以及电气扰动影响在⋯。在数控机床及其周围环境中，噪声扰动是不可图1为带噪声扰动的半闭环进给伺服系统方框简避免的，噪声扰动包括由温度变化引起的漂移以及各图。设来自插补器的位置指令信号为X(s)，伺服电种电气扰动信号等。各种噪声扰动信号必然会降低伺机角位移输出信号为Y(s)，设位置控制环节采用比服系统的跟踪精度。在数控机

6、床控制柜中，一般采用例控制，传递函数为G(s)=K。；设伺服电机角位移接地技术、屏蔽技术、隔离技术来消除噪声扰动信号检测环节传递函数G(s)=K3；噪声扰动信号为的影响。N(S)，G(s)=K，伺服电机内机械传动单元传递函针对各种扰动信号设计扰动观测器并在伺服控制数为：G(s)=。。系统中进行补偿是一种减少扰动影响、进而提高系统鲁棒性的办法。国内外许多学者针对伺服控制中扰动信号，进行了补偿控制方法研究。KIM等设计了一个模糊扰动观测器，用于多输人多输出系统的反馈跟踪控制，将模糊扰动观测器用于永磁

7、同步电机的速度控制；RYOO等设计了一个鲁棒扰动观测器，在光图1带噪声扰动的进给伺服系统结构盘驱动器系统的磁道跟踪控制中进行了实验；LU先证明噪声扰动信号产生的稳态误差。将噪声扰等采用滑模重复控制理论研究了扰动信号观测器；动简化为阶跃信号n(t)：M·1(t)，其中为常数。董明晓等结合混合灵敏度设计方法，设计了数控机床取拉式变换，N(8)=M／s，由图1可得扰动作用下跟伺服H鲁棒控制器。踪误差传递函数(s)，再由终值定理可得在阶跃噪文中分析了噪声扰动对伺服系统跟踪精度的影声扰动作用下稳态误差：响

8、，提出了一种针对噪声扰动信号观测与补偿的控制一^，e。=li(sN(s)咖(s))=(1)方法：通过检测加到伺服驱动器上的电压和伺服电机—n1nD‘转动角位移，将噪声扰动观测出来，并将扰动补偿量从式(1)看出：噪声扰动信号产生的稳态误差叠加到位置控制器输出中实现补偿。针对典型锯齿波与扰动信号本身有关，还与N(s)在进给伺服系统中噪声扰动信号做了仿真试验。作用点之前的部分有关。收稿日期：2013—04—02基金项目：山东省高校科技计划项目(J09LD51)作者简介：赵国勇(1976一)，男，博士，