杨 光,丁玉发

(沈阳师范大学 数学与系统科学学院,沈阳 110034)

0 引 言

在现代化工业进程中,伺服系统作为核心部件被广泛应用。伺服系统主要由速度环、电流环以及二质量系统构成,二质量系统又由电机、负载以及它们之间的传动装置连接而成。然而,这些传动装置并不都是理想刚性结构,大多采用机械负载与旋转电机驱动之间的弹性耦合机械结构。弹性耦合机械结构包含固有的谐振频率,在执行高动态动作指令时可能会产生明显的机械振动[1],长时间的振动会导致传动部件转矩过大而受损,降低设备的使用寿命,甚至会直接使设备报废,因此有效抑制机械谐振是十分重要的。

针对谐振抑制问题,有许多解决办法。这些解决方法主要有主动和被动2种方式。主动方式主要通过改变设计的控制器的参数或结构抑制机械谐振;被动方式则是在保持系统的其他设计不变的前提下,通过在伺服系统中级联陷波滤波器达到抑制谐振的目的。主动方式主要分为基于PI的反馈控制[2-3]、PI控制[4-5]以及其他许多高级算法[6-8]等。利用极点配置设计PI控制器,虽然可以利用改变闭环系统的阻尼系数改善伺服系统的性能[9],但这种方法也存在一定的缺陷。利用模型预测控制器也可以抑制机械谐振,这一方法可以通过对电磁转矩进行预测输出达到目的,但是该方法也有一定的局限性,这种方法在轴系刚度等电机参数已知的条件下才能使用,而实际上这些参数是未知的,而且又不易辨识,因此在工业领域的应用价值并不高[10]。……