二维转台用双电动机伺服系统研制

发布时间：2023-05-25 02:50

　　二维转台系统广泛应用于各类工业系统以及军事装备中。有着高精度、小型化与轻量化的设计需求。目前,空间二维转台系统普遍采用无刷直流电机通过齿轮减速实现驱动,由于无刷直流电机具有力矩波动大、控制精度较低等问题以及齿轮传动存在齿隙非线性问题,会对空间二维转台的整体控制性能产生影响。传统机械消隙方式存在结构复杂、可靠性差等缺点。针对上述问题,本文设计一款基于双永磁同步电机实现消除齿隙的空间二维转台系统,以满足高精度、小型化与轻量化的设计需求。首先,设计双电机联合驱动方案。建立了基于齿轮传动间隙的双电机系统非线性动力学模型与控制模型。针对齿隙非线性问题,设计了双电机系统力矩控制算法;针对双电机系统单速度环控制结构,设计单速度环速度反馈控制算法。将具有非线性特性的系统转化为线性的系统进行控制。建立了转台双电机系统的控制模型,利用仿真验证了线性化控制算法的有效性。其次,针对二维转台的具体参数要求,对系统结构进行了规划,确定了系统结构方案,建立了空间二维转台系统三维模型。并针对系统各项指标,对双电机系统控制器硬件电路进行了设计规划。针对系统主要传动构件,进行了力学仿真分析,验证双电机系统较单电机系统具有...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 齿轮消隙的研究现状
        1.2.2 伺服电机系统的发展现状
        1.2.3 双电机系统控制方案的研究现状
    1.3 主要研究内容
第2章 双电机控制系统的线性化控制算法研究
    2.1 引言
    2.2 系统动力学模型的建立
        2.2.1 无齿隙动力学模型
        2.2.2 齿隙非线性模型的引入
    2.3 系统控制模型的建立与分析
    2.4 双电机控制系统非线性特性的线性化算法研究
        2.4.1 基于双输入单输出解耦的电机力矩控制算法研究
        2.4.2 非线性速度反馈的解耦控制算法研究
    2.5 控制方案仿真分析
    2.6 本章小结
第3章 二维转台系统结构设计与分析
    3.1 引言
    3.2 转台系统指标分析与结构规划
    3.3 传动系统力学分析
        3.3.1 齿轮力学分析
        3.3.2 输出轴力学分析
    3.4 硬件电路设计
        3.4.1 控制器电路的设计
        3.4.2 位置传感器的选择
    3.5 本章小结
第4章 高精度小型化电机伺服系统设计
    4.1 引言
    4.2 电机指标分析与结构设计
    4.3 电机性能分析
        4.3.1 电磁场仿真分析
        4.3.2 温度场仿真分析
    4.4 复合控制策略分析与设计
        4.4.1 控制方案设计
        4.4.2 控制仿真分析
    4.5 本章小结
第5章 二维转台系统实验与分析
    5.1 引言
    5.2 转台系统实验平台搭建及硬件调试
    5.3 双电机系统调试实验
        5.3.1 电流环调试实验
        5.3.2 速度环调试实验
        5.3.3 定位精度测量实验
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3822791