基于伺服驱动器的舵机加载系统复合控制研究

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电动加载技术是负载仿真领域的新研究方向,也是舵机加载系统的关键技术。电动加载系统具有响应速度快、稳定性好、成本低等优点,这为其广泛应用提供了坚实的基础。电动加载系统不仅广泛应用于航空航天领域,而且在数控机床、机器人等工业领域也有着重要的应用价值。因此,研究基于伺服驱动器的舵机加载系统,取得一些具有实用价值的研究成果,无疑具有重要意义。本文以基于伺服驱动器的加载系统为研究对象,以尽可能提高扭矩输出精度和系统稳态精度为目标,对舵机电动加载控制系统进行了设计及优化。采用模糊控制器和重复控制器并联的复合控制方法,使电动加载系统具有良好的动静态响应和鲁棒性,满足了舵机测试系统的工程需求。其研究内容和研究成果如下:(1)确定了伺服驱动器的方案,介绍伺服控制器的工作原理及使用方法,基于Labview软件平台,编写电机控制及舵机运动程序;(2)介绍舵机测试系统及电动加载系统的工作原理,根据其工作原理,建立伺服电机及其它环节的数学模型,最后建立了电动加载系统模型;(3)分析加载系统性能,有助于对加载系统控制特性进行深入研究。基于伺服控制器的使用,设计模糊控制器,利用模糊控制器对PID参数进行在线整定,提高系统跟踪精度;通过Matlab/Simulink仿真实验,得到加载系统跟踪及误差曲线。仿真结果表明,模糊控制系统相比PID控制系统,稳态误差下降了一个数量级,跟踪精度得到了提高,加载系统控制性能得到了改善;(4)针对模糊控制加载系统的局限性,引入了基于内模原理的重复控制器,它可以对周期性的干扰进行无差调节,从而使系统具有良好的动静态性能。再将模糊控制器和重复控制器并联后加入原电动加载系统模型中,用Matlab/Simulink仿真,得到加载系统跟踪及误差曲线。仿真结果表明,复合控制下加载系统稳态误差小,跟踪精度高,抗干扰性好。
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