基于自适应陷波滤波器的伺服系统谐振频率估计及抑制

在使用陷波滤波器抑制伺服系统机械谐振时,需要获取准确的机械谐振频率。为了快速检测出谐振频率,提出了一种基于自适应陷波滤波器(ANF)的机械谐振频率估计算法,通过速度误差信号分析,实现谐振频率在线快速辨识。首先,建立柔性连接伺服系统模型;然后,对ANF频率估计算法进行分析,并且与常用的快速傅里叶变换(FFT)频率检测算法的分析精度和计算速度进行对比。数值比较和仿真验证表明,ANF频率估计算法可以更快地实现谐振频率的精确检测。最后搭建试验平台,以ANF频率估计的结果作为陷波器的中心频率,成功实现了电机转速振荡的抑制,验证了该方法的有效性。

基于数字滤波器的伺服系统谐振抑制方法

针对飞行仿真伺服系统(转台)中存在的机械谐振问题,在分析传统陷波器及二阶低通滤波器谐振抑制原理的基础上,提出了一种双二次谐振抑制数字滤波器.该双二次型数字滤波器结合了传统陷波器和二阶低通滤波器的特点,能够将谐振点和反谐振点同时抑制.通过理论分析与仿真验证相结合的方式,阐述了该双二次型数字滤波器能够同时抑制正反谐振点的原理,并将该滤波器加入到了转台系统中进行实验.实验结果表明,所设计的滤波器在提高跟踪精度的同时有效拓宽了系统的带宽.

基于自适应陷波滤波器的在线机械谐振抑制

针对不断拓展的伺服系统带宽将会超过系统固有机械谐振频率而引发机械谐振,克服原本被忽略的弹性部件的影响以提高伺服系统性能,采用自适应陷波滤波器进行在线机械谐振抑制.首先对双惯量弹性负载模型进行理论分析,解释及验证了机械谐振机理及现象.通过FFT法实时分析电磁转矩电流,可以在线快速辨识机械谐振特性,并以此辨识结果在线自动整定陷波滤波器参数,快速有效地抑制机械谐振.实验结果表明,该方案能够在线自动抑制弹性负载引起的谐振问题.离散化的高刚度谐振系统将以自然谐振频率持续振荡,而在线自适应滤波器无需对控制器参数进行改变,即可满足系统高刚度控制的同时抑制谐振.

卡尔曼滤波器在电液位置伺服控制系统中的应用

针对电液位置伺服系统的特点及其性能要求,采用卡尔曼滤波器来克服控制系统中的测量噪声和控制噪声对控制性能的影响,并在MATLAB环境下对该系统进行了动态仿真,结果表明,基于卡尔曼滤波器的PID控制性能优于常规PID控制,其对噪声具有很好的抑制作用,同时具有很好的动态响应特性。

基于扩充参数平面法的PID控制及陷波器设计

为了解决工业伺服控制系统PID控制参数设计及与滤波器的参数整定困难的问题,展开弹性传动系统模型分析与系统仿真,探讨扩充参数平面法的PID参数设计调节与应用,分析惯性比及陷波器对系统阻尼特性的影响。同时,针对呈现欠阻尼状态,在PID控制系统的基础上引入陷波器,采用同方法对控制参数进行整定,对比引入陷波器前后的振动抑制效果,验证了传统陷波器效果及设计方法的有效性。展示的控制方法与设计方法,对高阶弹性伺服系统的振动抑制研究具有理论指导和优化设计的效果。

陷波滤波器谐振抑制参数优化方法

针对伺服系统谐振抑制中,陷波滤波器的深度和宽度不合理而使谐振抑制不理想的问题,提出陷波滤波器谐振抑制参数优化方法。利用速度偏差的FFT变换得到谐振频谱图,以最大幅值处的频率确定陷波频率;在频谱图上以曲线任意点的幅值与最大幅值的比值确定深度参数,并且以所对应的频率与谐振频率的宽度确定宽度参数;为了保证参数的合理性,以滤波后谐振频率处的幅值为适应度,利用改进粒子群优化算法对陷波深度和宽度参数进行优化,避免因噪声干扰和负载变化而使陷波参数陷入局部最优。实验结果表明:该方法能在线分析机械谐振并且匹配最优参数,可以大幅度降低机械谐振。

高精度激光直写数字伺服滤波器的设计

为提高激光直写控制系统的定位精度、定位时间和系统响应度,设计了一种数字伺服滤波器。该滤波器以伺服系统的三环PID控制原理为基础,并在设计中加入了具有实际问题性的前馈补偿模块;建立了以TMS3202812处理器组成的数字伺服滤波器模型;并对该模型进行了模拟仿真分析,然后移植到处理器中;最后通过验证,提高了位置定位和速度稳定精度。实验结果表明,整个系统输入与输出时差小于100 Ls;无噪音无振荡,效果很好;定位精度误差控制±1μm范围内。

卡尔曼滤波技术在伺服系统中的应用

简要介绍了卡尔曼滤波理论及其算法,并通过一个实例证明了卡尔曼滤波器所具有的出色的滤波性能;利用MATLAB对伺服系统中直流电动机进行了建模,在此基础之上,用卡尔曼滤波技术进行了仿真研究,并与传统的PID控制进行了比较,比较结果证明了该方法的有效性。

基于DSP的模糊自适应PID伺服电机控制系统

提出一种基于数字信号处理器(DSP)的伺服电机控制系统。在综合分析伺服电机控制系统的动静态性能的基础上,对其控制策略进行了研究,开发了一套基于DSP的模糊自适应PID伺服电机控制系统,提高了系统的动静态性能;同时对系统中的数字电流环的滤波器进行了设计,改善电流环的控制效果,从而提高伺服电机控制系统的整体性能。

基于陷波器参数自调整的伺服系统谐振抑制

针对永磁交流伺服系统中的柔性传动环节,建立电机——负载二质量模型,通过对模型的Simulink仿真分析阐述系统机械谐振发生的机理。为抑制伺服系统的机械谐振,根据对伺服系统谐振的定量分析,结合对电机速度误差信号的快速傅里叶变换(FFT)分析,设计自动调整参数的陷波滤波器,并进行仿真实验与实际实验。实验结果证实理论分析的正确性和所设计陷波器的有效性,在传动环节的刚度、阻尼和负载惯量不尽准确的情况下,相关仿真结果验证所设计陷波器依旧有效。

基于Clipper控制器数控伺服系统的PID参数整定

介绍了Clipper运动控制器的结构、伺服系统及PID+陷波伺服滤波器。采用板载全数字PFM回路,使得Clipper伺服系统为方向加脉冲信号输出。通过PID交互式调节,获得合理的参数值,达到良好的稳态和动态特性,为数控系统的高精密加工提供基础。

基于自适应陷波器的伺服系统谐振抑制

为了提高伺服系统的性能,需对伺服系统中机械传动装置刚度有限所引发的机械谐振问题进行研究。文章提出了基于改进的FFT在线频率检测法结合陷波滤波器的自适应谐振抑制策略。通过提取旋转因子的公因子来减少内存的读取次数,进而提高FFT的频域分析速率。利用改进的FFT分析伺服系统中电机的转速误差信号,提取谐振频率信息;又设计了一种获取陷波器宽度、深度参数的方法。利用得到的陷波频率、宽度、深度参数设计陷波滤波器来达到谐振抑制的目的。最后通过实验得出,该方案能有效抑制伺服系统的机械谐振。

永磁交流伺服系统机械谐振成因及其抑制

永磁交流伺服系统中机械传动装置的刚度有限,传动装置的弹性会在系统中引发机械谐振。针对典型伺服驱动系统中的机械传动装置,建立了电机-负载双惯量模型,通过理论分析阐明机械谐振形成的原理,并建立起关键参数与谐振现象的定量关系。通过仿真分析了弹性传动装置对伺服驱动系统性能的影响,并研究了使用陷波滤波器抑制机械谐振的控制效果。仿真结果验证了机械谐振特性理论分析的正确性,同时也验证了陷波滤波器的有效性及局限性。陷波滤波器在对机械谐振产生抑制的同时,还会在系统中引入两个不同频率的谐振,进而无法完全消除谐振的影响。

复合控制在超低速伺服系统中的应用

交流伺服系统存在着非线性和不确定性,系统工作在低速将使系统的稳定控制愈加困难,而且速度测量的延迟是控制器稳定的潜在风险。调节机构姿态和负荷的改变;机械共振点以及电机的转动惯量将发生很大的变化。通过采用变参数PID控制器+低通滤波器+陷波滤波器的全新设计,将控制器的参数作为姿态和负荷的函数进行切换,较好地解决了这一问题。实践表明该控制算法可以获得满意的控制效果。

前馈-改进型PID复合控制策略的研究

针对PID反馈控制快速性和稳定性二者之间的矛盾,在分析各种改进型PID控制方法和前馈控制性能的基础上,提出一种适用于工业过程控制场合的带前馈改进型数字式PID位置复合控制方法。通过仿真实验对比表明:采用该前馈-改进型PID复合控制方法可显著提高控制系统的稳定性、快速性和准确性。在PMAC运动控制卡上的应用也说明该控制方法可满足基本的稳、快、准控制要求。

基于频率特性搜索的伺服系统谐振控制

提出了一种在线更新频率搜索区间的迭代算法,该算法能够准确获取伺服机械谐振系统的谐振频率、反谐振频率、谐振频率处的幅度增益和谐振频率处的谐振带宽。根据搜索得到的谐振频率特性对陷波滤波器进行设计和优化,可以改善系统性能。仿真和实验结果表明,提出的方法不仅抑制了系统的机械谐振,而且改善了系统的动态响应特性。

永磁交流伺服系统定位末端抖动抑制

针对伺服驱动系统中,由负载和电机之间存在的弹性连接装置引起的定位末端抖动现象,提出一种抑制定位末端抖动的滤波方法,根据系统振动信息来合理配置陷波滤波器参数,消除位置给定中振动频率的成分,从而抑制位置环定位末端抖动。同时针对常规滤波方法引起的系统相位滞后、位置频响降低问题,提出一种改进方法,通过加入一个补偿环节解决了相位滞后的问题,从而达到既能抑制位置末端抖动又能快速定位的效果。最后,仿真和实验结果证明了该滤波算法的有效性。

基于位置闭环的制振陷波器改进和参数整定

伺服系统中因传动装置刚度不足会引发定位振动问题。针对采用陷波滤波器解决该问题时存在陷波滤波器参数整定过程繁琐且整定抑制效果不明显,基于零极点抵消法提出一种改进的前馈陷波滤波器。该方法采用振幅最高点所对应的频率和对数衰减法快速整定陷波器的中心频率、陷波宽度和陷波深度。实验结果显示:使用该滤波器比未使用滤波器相比可降低88.4%的定位振动,证明将改进滤波器作为前馈陷波滤波器可实现定位振动抑制以及滤波参数整定方法的有效性。

基于PMAC打磨机进给伺服系统的研究

基于PMAC建立打磨机进给伺服模型,实现PID控制;通过Matlab对该模型进行仿真,利用衰减曲线法进行PID参数整定;设计陷波滤波器,有效抑制系统共振频率。仿真所得结果为工程设计提供了理论参考,利用Matlab仿真PMAC的PID伺服算法也是一种新的尝试。

民用飞机气动伺服弹性稳定性分析研究

本文以采用电传控制的民用飞机为背景,阐述了民用飞机气动伺服弹性稳定性分析的背景和必要性。在此基础上,介绍了气动伺服弹性稳定性分析状态点的选取、分析模型的搭建,对影响气动伺服弹性稳定性的因素进行严酷性分析,并结合气动伺服弹性稳定性设计要求,给出气动伺服弹性稳定性优化设计方案,完成气动伺服弹性稳定性优化设计与评估。气动伺服弹性稳定性分析的方法,可应用于电传民用飞机的设计、验证。