大型齒輪測量中心主軸系統(tǒng)辨識及PID自整定技術(shù)研究.pdf

1、大型齒輪在風電、輪船和大型機械中具有廣泛的應用。大型齒輪測量中心是實現(xiàn)齒輪綜合精度測量、保證齒輪精度并提高這些裝備性能的一項關(guān)鍵測量設(shè)備。大型齒輪測量存在測量范圍廣、負載變化大、誤差補償困難等問題，這些問題一直是齒輪測量儀器研究的難點，國內(nèi)始終沒有重大突破。本文針對大型齒輪測量中心研制過程中所遇到的主軸負載慣量變化導致控制性能變差的問題，進行方法研究和實驗驗證，為大型齒輪測量中心的控制和軟件系統(tǒng)的完善奠定基礎(chǔ)。
　　本文對自主研制

2、的大型齒輪測量中心T150（哈爾濱同和光學精密儀器有限公司提供）的機械結(jié)構(gòu)和功能進行了介紹，在對高精度大負載主軸系統(tǒng)的電氣和機械系統(tǒng)進行分析和簡化的基礎(chǔ)上，建立了主軸系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型；基于PMAC運動控制卡，設(shè)計并搭建了T150齒輪測量中心主軸的電氣系統(tǒng)。
　　在對系統(tǒng)在線辨識技術(shù)和PID控制器參數(shù)整定技術(shù)方法研究的基礎(chǔ)上，針對T150主軸轉(zhuǎn)動慣量變化大的特點，設(shè)計了基于最小二乘法的主軸系統(tǒng)傳遞函數(shù)在線辨識方案；在此基礎(chǔ)上，運用

3、粒子群優(yōu)化算法計算PID控制參數(shù)，并對PMAC運動控制卡的PID控制器參數(shù)進行自動整定。
　　最后，實驗基于T150型齒輪測量中心，通過伺服系統(tǒng)位置環(huán)閉環(huán)階躍響應實驗對被控系統(tǒng)數(shù)學模型參數(shù)進行了基于最小二乘法的辨識計算。通過電機開環(huán)響應實驗，運用最小二乘法系統(tǒng)辨識方法，驗證了對被控系統(tǒng)辨識結(jié)果的有效性。在辨識結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用基于粒子群優(yōu)化算法的PID參數(shù)整定方法對控制器參數(shù)進行了整定，并將整定結(jié)果設(shè)置到實際系統(tǒng)中并進行了實驗驗證