基于滑模控制的双电机传动位置系统研究
2021-04-14丁飞,陈桂,周磊
南京工程学院学报(自然科学版) 2021年1期
丁 飞,陈 桂,周 磊
(南京工程学院自动化学院, 江苏 南京 211167)
随着科学技术的发展,高端装备制造公司对大型加工设备的适应性、生产效率和加工精度等提出了更高要求.受电机制造工艺限制,单电机驱动的传动系统不足以使大型加工设备正常运行.为了满足传动系统中大功率、高动态响应、高稳定性、高输出转矩的要求,多电机联合驱动成为实现传动系统要求的主要途径[1-2].在传动过程中,非线性变化的齿隙会使负载侧的速度和位移与期望值产生较大偏差,使传动性能降低[3].
为消除传动轮齿隙造成的位置跟随误差,一些学者进行了理论研究.文献[4]采用恒值偏置力矩对传动齿轮进行补偿,但齿隙呈现出的非线性变化使得每时每刻的齿隙补偿都不同,恒值偏置力矩不能很好地消除齿隙带来的传动误差;文献[5]采用PI控制作为位置控制器,在此基础上加上了齿隙补偿模块,通过调节控制器的参数,可在一定程度上减小位置误差.
由于滑模控制具有较强的鲁棒性,可在忽略齿隙、扰动的影响下,直接调节滑模面的参数来减小因齿隙造成的位置误差,因此本文在搭建双电机传动系统的基础上,用线性滑模函数和改进后的指数趋近律分别设计位置外环与速度内环的控制器,消除齿隙误差.通过Matlab/Simulink工具箱中的S-function模块编写相应算法,对比PI位置控制与滑模位置控制的仿真结果,验证控制算法的有效性.