【摘 要】
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随着伺服系统在高精度、高动态性能、大惯量以及大功率场合的应用越来越广泛,人们对多电机驱动系统的需求也越来越迫切。在此需求背景下,本文以齿轮传动结构的多电机驱动系统
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随着伺服系统在高精度、高动态性能、大惯量以及大功率场合的应用越来越广泛,人们对多电机驱动系统的需求也越来越迫切。在此需求背景下,本文以齿轮传动结构的多电机驱动系统为研究对象,探究特征建模方法在多电机驱动系统中的应用。第一,针对机械系统中必然存在的齿隙非线性和摩擦非线性因素,采用机理建模法,从单电机驱动系统的建模入手,分别建立了含齿隙和摩擦非线性因素的双电机驱动系统和四电机驱动系统的动力学模型。为了能够更准确地刻画系统中动静态摩擦特性,采用动态LuGre摩擦模型来描述系统中存在的摩擦力矩。第二,针对含齿隙和摩擦非线性因素的双电机驱动系统和四电机驱动系统,施加固定偏置力矩消除齿隙,采用遗传算法辨识动态LuGre摩擦模型并对系统中的摩擦进行补偿,再结合控制性能要求分别建立了双电机驱动系统和四电机驱动系统的二阶时变差分方程形式的特征模型。然后,分别以双电机驱动系统和四电机驱动系统的原动力学方程模型为标准模型,通过比较相同输入信号下,采用带遗忘因子的递推最小二乘法辨识得到的特征模型与标准模型之间的模型误差,验证了特征模型的正确性。第三,在双电机驱动系统特征模型的基础上,设计了形式简单、调节参数少的全系数自适应控制器。针对双电机驱动系统在此算法下跟踪速度及加速度变化的正弦信号时跟踪精度不高的问题,提出了前馈+全系数自适应控制算法。仿真结果表明,基于特征模型的前馈+全系数自适应控制器控制精度高、鲁棒性强、抗干扰能力好,在其控制下的双电机驱动系统和四电机驱动系统均具有很好的动态和稳态性能。
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