[发明专利]交流伺服系统机械谐振抑制方法以及系统

说明书

本发明涉及交流伺服控制系统技术领域，提供了一种交流伺服系统机械谐振抑制方法，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。还提供了一种交流伺服系统机械谐振抑制系统，包括双惯量传动装置模型、增加在所述双惯量传动装置模型上的ADRC控制器结构以及在所述ADRC控制器结构增加后再加入的负载加速度反馈结构。本发明与传统PI控制器相比，改进的ADRC能对谐振现象产生一定的抑制效果，同时能实系统高速响应、高稳态精度；ADRC控制器结构的状态观测器能够同时观测出系统的状态变量和扰动，通过添加补偿可以消除这些扰动。

技术领域

本发明涉及交流伺服控制系统技术领域，具体为一种交流伺服系统机械谐振抑制方法以及系统。

背景技术

以高速、高精为目标的交流伺服系统，在激光加工、机器人、高精度机床等高科技领域中得到了非常广泛的应用。速度环的精确控制可以减少扰动对系统的影响、减小转速波动，使得系统工作在稳定状态。速度环控制是永磁同步电机伺服系统中应用最广泛的一种控制方式，良好的速度环控制能够有效抑制电流环及速度环中的不确定扰动，从而提高系统整体性能。

机械谐振的抑制，可以从机械方面和控制方面两方面考虑。从机械方面，提高系统阻尼、降低系统负载惯量比，还有提高系统传动装置的刚度，都能提高系统的谐振频率，使其在系统正常工作带宽外。

然而，电机与传动装置之间的粘性系数、以及传动装置与负载之间的粘性系数很难提高；负载惯量比由具体的控制对象决定，无法随意改动；传动装置的刚度，通过机械设计能够有所改善，但改善程度有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种交流伺服系统机械谐振抑制方法以及系统，能自动检测系统的模型和外扰实时作用并予以补偿，能对谐振产生一定的抑制，加上负载加速度反馈后谐振得到更好的抑制。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种交流伺服系统机械谐振抑制方法，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。

进一步，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。

进一步，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。

进一步，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：