赵高飞，孙小进，裴云天

（中国科学院 上海技术物理研究所，上海 200083）

0 引言

近几十年来，伴随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，伺服系统得到了越来越广泛的应用。如今它的应用已经几乎遍及了社会的各个领域。一般的伺服系统，都是由电子学系统和机械系统构成。电子学系统用于检测、处理和放大信号，最后通过执行机构如直流或交流电机带动机械负载，实现给定的速度、位置和运动轨迹等的控制。在普通的应用场合，对电气系统进行设计时，一般都将机械系统视为刚性系统，即认为机械系统的刚性无限大，可以精确实现电子学系统指定的任何运动。然而实际上任何机械系统，其刚度都是有限的。在一般对系统精度和响应速度要求不高的应用情况，对机械系统的这种近似处理是可行且合理的，对系统影响很小且可以大大简化实际的工程问题。然而在一些高性能的应用场合如航天仪器扫描系统的运动控制，由于系统的控制精度以及快速响应等要求，机械系统的柔性不能忽略。为此，本文对简化的电机-负载系统进行了研究，分析了机械系统柔性对伺服系统性能的影响。并针对实际问题，使用广泛使用的多体分析软件Adams对航天仪器扫描系统中的一根转轴进行了刚柔混合分析，研究了其柔性所造成的影响。

1 抽象的简化模型

为研究机械系统柔性的影响，考虑一个抽象的简化模型，如图1所示，电机通过一个扭簧带动负载进行运动。……