[发明专利]交流伺服系统机械谐振抑制方法以及系统

权利要求书

1.一种交流伺服系统机械谐振抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，建立双惯量传动装置模型；

S2，为所述双惯量传动装置模型增加ADRC控制器结构；

S3，在增加了所述ADRC控制器结构的模型的基础上再加入负载加速度反馈补偿；

加入负载加速度反馈补偿后，负载转速与伺服电机输出电磁转矩传递函数为：

其中，ω_L为负载转速，T_e为电磁转矩，J_M为电机惯量，J_L为负载惯量，J_N为等效惯量且B_M为阻尼系数，K_s为刚度系数，α₂为增益补偿系数，α₁为负载加速度反馈系数，

此时的谐振频率为：

通过改变负载加速度反馈系数α₁的值来调节谐振频率；

系统带宽为利用负载加速度反馈后的伺服系统，希望添加增益补偿后系统在时的幅频特性与相同，则增益补偿系数

若希望添加增益补偿后伺服系统在时的幅频特性与理想刚性系统相同，此时增益补偿系数为通过改变负载加速度反馈系数α₁的值来调节伺服系统等效谐振频率，就能进一步对机械谐振进行抑制。

2.如权利要求1所述的交流伺服系统机械谐振抑制方法，其特征在于：所述双惯量传动装置模型包括电机、传动装置以及负载，

所述电机的机械方程为：其中，J_M为电机惯量，ω_M为电机转速，T_e为电磁转矩，T_L为负载转矩，B_M为阻尼系数

对所述模型进行简化，有以下关系式：

整理得电机侧传递函数为：

负载转速与伺服电机输出电磁转矩传递函数为：

转速之间的传递函数关系为：

伺服系统谐振方程为：其中谐振频率ω_M为电机转速，ω_L为负载转速。

3.如权利要求1所述的交流伺服系统机械谐振抑制方法，其特征在于，所述ADRC控制器结构的形成包括跟踪微分器的设计、状态观测器的设计以及非线性误差反馈率的设计。

4.如权利要求3所述的交流伺服系统机械谐振抑制方法，其特征在于，所述跟踪微分器的设计具体为，

对速度指令的跟踪微分期进行处理，最速离散跟踪微分器可表示为：

其中，h为采样周期，ω_r(k)为第k时刻的输入速度信号，r₁为ω_r(k)的跟踪信号，r₂可近似为ω_r(k)的微分信号，δ为决定跟踪快慢的参数，

fst()函数为最速控制综合函数，描述如下：

其中，d＝δh；d₀＝hd；y＝x₁+hx₂；

输入信号为ω_r(k)，采用微分器，可实现r₁(k)→ω_r(k)，微分器可同时实现滤波，

最终得到：其中，ψ_f为永磁体磁链，i_q为定子电流在q轴上的分量，P为极对数。