[发明专利]一种伺服系统控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种伺服系统控制方法，具体涉及一种具有间隙特性的伺服系统控制方法，它属于伺服系统控制技术领域。

背景技术

在伺服系统中，由于采用高速电机、受到空间限制或者需要改变运动方式，需要采用齿轮、丝杠以及涡轮蜗杆等传动机构。这类传动机构从结构上看都存在间隙特性，而间隙对传动机构的影响比较复杂，对于系统的静态影响，会增大系统的静态误差；对于动态品质的影响，会促使输出量相位滞后，使系统不稳定，振荡加强，动态品质变坏。

为了减少间隙对传动机构的影响，提高伺服系统的稳定性，已知中国专利200610016765公开了一种技术，其采用减小齿轮间隙和加入适当宽度死区的方法来减少间隙对传动机构及伺服系统性能的影响。然而，由于此方法只能适用于特定系统，当被控对象不同时，需要改变齿轮间隙的减小程度和死区的加入宽度。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有间隙特性的伺服系统控制方法，具体而言，提供一种通过数据采集和传送部分(12)将采集的当前状态变量的值传送到控制器(10)，控制器(10)输出控制输入量以控制电机(11)驱动齿轮单元(13)的控制方法，以提高控制精度，减少在线计算的计算量，并且避免间隙非线性对控制性能的不利影响。

该一种伺服系统控制方法，包括以下步骤：

第一步：将间隙性伺服系统的运行模式划分为接触模式和间隙模式，并按照下述公式分析伺服系统处于间隙模式的间隙约束条件：

|θ_b|＜α

其中，Δθ＝θ_m-θ₁表示联轴器的位移，表示Δθ的微分，θ_b表示间隙角。齿轮单元中间隙的角度表示为2α，其中，2α是从0°至10°范围内的值，α表示间隙角度的一半；k_s和c_s分别表示具有阻尼的联轴器的弹性系数阻尼系数；

当上述三个约束条件满足时，系统处于间隙模式，当不满足上述三个约束条件时，系统处于接触模式，建立系统的微分方程，如下：

Jmω·m=-cmωm+Tm-Ts]]>

J1ω·1=-c1ω1+Ts+T1]]>

其中，

J_m表示电机端的惯量，J₁表示负载端的惯量。T_m为电机11的转矩，T_s为联轴器14的转矩，T₁为负载端电机16的转矩。ω_m表示电机11的转速，而ω₁表示负载端电机16的转速。c_m和c₁分别表示电机端和负载端的粘滞摩擦系数；

第二步：将系统处于间隙模式与接触模式两种模式下的系统的状态方程集成系统的状态方程为如下形式：