伺服系统的结构控制一体化设计.pdf

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1、第3期组合机床与自动化加工技术NO．32013年3月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueMar．2013文章编号：1001—2265(2013)03—0096—04伺服系统的结构／控制一体化设计王海红，保宏(1．南阳理工学院电子与电气工程系，河南南阳473004；2．西安电子科技大学电子装备结构教育部重点实验室，西安710071)摘要：在分析了传统伺服系统设计的基础上，提出了伺服系统结构／控制一体化设计方法，建立了含齿隙非线性的伺服系统模型，给出了包含结构参数和控制参数的优化

2、模型，以系统的齿隙为目标函数，采用遗传算法对机械结构参数和控制参数进行了一体化设计；仿真结果表明：在满足系统跟踪精度要求的前提下，系统的齿隙增加了8．15％和l4．5％，降低了齿轮的加工精度；齿轮箱的占用空间减少了3．05％，满足系统要求。关键词：伺服系统；齿隙；一体化设计；遗传算法中图分类号：TH39文献标识码：AIntegratedStructureandControlDesignofServoSystemWANGHai—hong，BAOHong(1．DepartmentofElectronicandElectricEngineeri

3、ng，NanyangInstituteofTechnology，NanyangHenan473004，China；2．MinistryofEdu．KeyLabofElectronicEquipmentStructure，Xi’an710071，China)Abstract：Basedontheanalysisofaconventionalservosystemdesignissues．ThemethodofIntegratedStructureandControlOptimizationtotheservosystemhasbeenpre

4、sented，basedonthemodelofpitch—ingpartwiththenonlinearityofbacklashFurthermore，theoptimummodelincludingstructureandcon—trolparametershasbeenproposedwiththedimensionofbacklashastheobjectivefunctiontooptimizethestructureandcontrolparameters．Simulationresultsshowsthatthedimen

5、sionsofbacklashareaugmentedby8．15％and14．5％，reducingthemachiningprecision，andthespaceusingbythegearboxisreducedby3．05％，whichaccordswiththerequirementofspacetoservosystem，basedontherequestofthetrackingprecisionhasbeenmet．Keywords：servosystem；backlash；integrateddesign；geneti

6、calgorithms的高性能要求下，不能忽略不计。对含有齿隙的某0引言机载雷达俯仰伺服系统进行了研究，提出了伺服结目前伺服系统精度、稳定性、高速性及空间限制构／控制一体化设计方法。仿真结果表明，结构／控条件的要求越来越高，传统对已经设计好的结构进制一体化设计方法在伺服系统设计中是可行的。行控制器优化设计的设计方法，逐渐表现出局限1伺服系统的结构／控制一体化设计模型性：传统设计是将结构设计和控制设计分开进行设计，忽略了结构参数和控制参数之间的强耦合性，这1．1系统动力学方程样设计出来的系统性能往往不是最佳的。在分析了图1为某机载雷达伺服系

7、统的结构图，本文研现行设计的缺点，本文提出了综合考虑结构设计参数究该机载雷达伺服系统的俯仰机构，其结构是电机和控制设计参数的一体化优化设计方法，克服结构系驱动的两级齿轮传动，考虑进齿隙的该机构的动力统和控制系统独立设计带来的内部矛盾和资源浪费，学方程，为：协调两者关系使它们相互促进，达到以最小的代价获．Tl=(，l+，)0l+r1C1[rl0l—r202]+r】Klgl得最佳系统性能，满足现代系统高性能的要求。21"2Cl[rl0l—r202]+1"2KIgl：，2302+r3C2[r302一r404]+r3K2g2文献[5．7]中的结构

8、／控制一体化方法都是通过比较简单的模型来验证的，且模型中的非线性因素【r4C2[r]02一r404]+r4K2g2=(，4+，)04+也进行了一定的简化或忽略。但是，齿隙这一非线性对伺服系统性