李方俊, 王生捷, 李 浩

(1.中国航天科工集团第二研究院研究生院，北京 100854；2.北京机械设备研究所，北京 100854)

0 引 言

在某些大惯量伺服系统的应用场合，常采取末端齿轮传动的驱动方式来获得大减速比及高驱动力矩，但传动齿轮间齿隙的存在极大地影响了伺服系统的动态性能，导致系统在快速运行过程中常伴随抖动现象的发生，限制了伺服系统的带宽且降低了系统的稳定性[1-3]。

国内外学者针对齿隙问题提出了许多解决方案，如针对齿隙死区模型，设计连续可微函数对其进行逼近，应用反步法在控制器的设计中对齿隙进行补偿[4-8]；文献[9]将齿隙非线性视为外部干扰，设计鲁棒控制器对齿隙扰动进行抑制；文献[10]针对未知传动齿隙、未知系统参数的伺服控制系统设计自适应鲁棒控制器来达到高精度跟踪的目的。但以上方法对齿隙的数学建模精度要求较高，算法设计复杂，导致难以在工程实践中推广应用。

针对以上问题，本文提出了双电机同步消隙的控制方案，该策略无需考虑精确的齿隙数学模型以及控制算法的理论推导与证明，有利于工程实现。鉴于对双电机同步消隙系统的鲁棒性问题研究报道较少，本文基于韩京清[11]的自抗扰控制理论，结合双电机驱动控制模型设计了一种基于扩张状态观测器(ESO)的扰动补偿策略，解决了系统在面对未知扰动与建模不确定性下的控制问题。最后，采用虚拟样机联合仿真的方式，对双电机同步消隙伺服系统进行动力学分析，通过数据交互，验证了研究策略的有效性。……