转台伺服系统负载转矩估计研究.pdf

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1、计新儆持电棚2014年第42卷第3期⋯⋯zgf{：e⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一．。一：⋯__．：二一一’．一二一．．：⋯一．转台伺服系统负载转矩估计研究郑颖，马大为，姚建勇，胡健，董振乐(南京理工大学，南京210094)摘要：针对转台系统工作时负载转矩和系统参数变化大的特点，建立了伺服系统负载机械运动离散模型，设计了负载转矩观测器对负载进行估计。建立了电机系统扩展卡尔曼滤波模型并对转子角速度和角度进行估计。通过估计的电机转子角速度值和角度值得到减速器输出端相应值从而对伺服系统负载转矩进行估计。仿真结果表明扩展卡尔曼滤波方法能准确估计电机状态，负载转矩观测器能准确估计负载

2、转矩，对提高转台伺服系统跟踪精度具有一定的理论意义。关键词：转台伺服系统；扩展卡尔曼滤波；负载转矩观测器；转矩估计中图分类号：TM351文献标志码：A文章编号：1004-7018(2014)07-0040-03ResearchontheLoadTorqueEstimationofTurntableServoSystemZHENGYing，MADa—wei，YAOJian—yong，HUJian，DONGZheng—le(NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China)Abstract：Thispaperconcern

3、swithturntableservosystemwithlargeloadtorquevariationandparametervariation．Thediscretemodelofmotionequationwasestablishedandtheloadtorqueobserverwasdesignedtoestimatesystemload．Theextendedkalmanfiltermodel(EKF)ofmotorsystemwasalsoconsh~ctedtoestimaterotoranglespeedandangleposi—tion．Thespeedandpos

4、itionvaluesofreduceroutputwereobtainedtoestimatetheloadtorqueofservosystem．Thesimula—tionresultsindicatethatrotorpositionandspeedcanbeestimatedeffectivelybyEKFandtheloadtorqueisestimatedaccu—ratelybytheobserver．Itprovidestheoreticalsupportforrocketlauncherservosystemtoimprovetrackingprecision．Key

5、words：turntableservosystem；extendedKalmanfilter；loadtorqueobserver；torqueestimation稳定性理论验证观测器的稳定性和收敛速度。本文0引言采用扩展卡尔曼滤波(EKF)估计电机状态变量，在ji火箭炮发射时负载瞬态变化大，其转台受不平此基础上通过全阶状态观测器对负载转矩进行估衡力矩及燃气流冲击干扰力矩作用，系统参数具有计，改进负载转矩的估计性能，使系统具有动态性能i不确定性。当转台伺服系统负载转矩发生变化时，好、参数鲁棒性强的特点。传统控制器抑制负载扰动能力较差。采用负载转矩1问题描述扰动补偿控制方法能很好解决负载

6、扰动问题，使转台伺服系统在负载变化条件下实现快速稳定响应与转台伺服系统的执行机构为永磁同步电动机j精确跟踪。因此在负载转矩直接测量成本较高情况(PMSM)，位置伺服控制系统的方框图如图1所示。部下进行负载转矩估计研究很有必要性。伺服系统通过位置控制器、速度控制器和电流闭环。寸：负载转矩估计可采用负载转矩观测器。负载转控制对电机轴角速度进行控制，永磁同步电动机经要矩观测器估计方法研究较多的是全阶状态观测器、过减速器带动负载进行控制。通常转台系统建模都滑模观测器、卡尔曼滤波器J。刘颖等提出了进行了简化，将负载折算到减速器前端即电机输出菜基于扰动观测器的复合控制，由扰动观测器观测出端。因此对负

7、载变化的估计是比较重要的。并且由箸系统中由于模型参数变化，负载改变等产生的扰动，于转台伺服系统具有负载变化大、受外界强干扰和并将观测值作为前馈量补偿到输入端，然后设计反不平衡力矩影响的特点，因此对负载转矩进行估计镡j馈控制器。国外学者AhmadAkrad设计了基于观并进行补偿是提高控制精度的有效方法。并测的永磁同步电机容错控制器。MihaiComanes．eLl通过观测器进行非线性控制，并通过Lyapunovj收稿日期：2014—0