光電所在齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的高精度跟蹤控制技術(shù)研究方面取得進(jìn)展
隨著科技的日益發(fā)展特別是尖端科技的發(fā)展,大運(yùn)動(dòng)范圍的跟蹤(粗跟蹤)應(yīng)用也從靜平臺(tái)發(fā)展到了動(dòng)平臺(tái)上,這就要求粗跟蹤設(shè)備向著小型化、智能化的趨勢(shì)發(fā)展并且要求跟蹤設(shè)備精度高且功耗低。由于齒輪傳動(dòng)有著功耗低且體積小等優(yōu)點(diǎn),越來越多的設(shè)計(jì)者傾向于尋求齒輪附加電機(jī)的設(shè)計(jì)。因此,在現(xiàn)代伺服系統(tǒng)中,常采用低功率直流電動(dòng)機(jī)與齒輪箱相結(jié)合以獲得高轉(zhuǎn)矩。然而,齒輪傳動(dòng)控制不可避免地也給系統(tǒng)帶來了一些新的問題,如齒隙和非線性摩擦,這些非線性擾動(dòng)會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)跟蹤精度。 中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所光束控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室亓波課題組提出一種基于傳感器融合的不依賴模型的擾動(dòng)觀測(cè)器(DOB)控制方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)非線性擾動(dòng)抑制,提高了控制系統(tǒng)閉環(huán)性能。該方法利用電機(jī)端編碼器為電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量反饋元件測(cè)得電機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載端編碼器為負(fù)載轉(zhuǎn)速測(cè)量元件測(cè)得負(fù)載轉(zhuǎn)速,再利用所測(cè)得的速率偏差來實(shí)施這種DOB的干擾,與位置信號(hào)相比,負(fù)載和電機(jī)之間的速率偏差可以快速顯示出行星齒輪系統(tǒng)中存在的擾動(dòng)以提高齒輪驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的位置控制的閉環(huán)性能。而由于電機(jī)速度閉環(huán)的高帶寬,則不需要該裝置的逆模型。因此,這種DOB控制方法不需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)雜的建模。相比于傳統(tǒng)控制方法,跟蹤精度有很大的提高。 圖1 基于傳感器融合的不依賴模型的擾動(dòng)觀測(cè)器控制(Mode-Free DOB) 圖2 基于傳感器融合的不依賴模型的擾動(dòng)觀測(cè)器(DOB)控制方法和傳統(tǒng)控制方法位置跟蹤誤差比較 相關(guān)研究成果發(fā)表在國際期刊sensors上。 論文鏈接:http://www.mdpi.com/1424-8220/18/3/754 |