曹家勇，张婧茹，代欣，梁庆华



包含磁力齿轮的位置伺服系统的极点配置与积分校正控制

曹家勇1，张婧茹2，代欣2，梁庆华2

(1. 上海应用技术大学机械工程学院，上海，201418；2. 上海交通大学机械与动力工程学院，上海，200240)

为克服磁力齿轮的低刚度特性，提高伺服系统动态性能和抗干扰能力，采用以输出位置作为状态反馈构成全闭环控制系统的策略。建立既考虑磁力齿轮的动力学特性，又考虑摩擦负载和外界负载的综合动力学模型，进而得到系统的频域表达和状态空间表达。利用极点配置法，合理选择闭环系统主导极点，并设定状态反馈系数向量，以获得预想的系统性能。为进一步增强系统的抵抗负载波动能力，引入积分校正环节对位置误差信号进行积分运算，构建基于积分校正方法的控制系统。对所建立的2类控制系统进行数值仿真。研究结果表明：2种控制方法均能使直线滑台快速而准确地到达指令位置，实现对输入信号的良好跟踪。但含积分校正器控制系统具有更好的抗干扰能力和定位精度，更适用于具有大波动负载和外界干扰的场合。

伺服系统；磁力齿轮；数学建模；极点配置

磁力齿轮的非接触传动模式带来了加工成本低廉、无机械接触失效、便于维护、固有的过载保护等优势。随着高性能永磁材料和新型结构的发展，现在的高性能磁力齿轮的转矩密度和传递效率已经能与机械齿轮箱相媲美，在工程上具有广阔的应用前景[1−5]。……