雙電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)中框建模與變形控制研究.pdf

1、申請(qǐng)上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文雙電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)中框建模與變形控制研究雙電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)中框建模與變形控制研究學(xué)校：學(xué)校：上海交通大學(xué)院系：院系：機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院班級(jí)：班級(jí)：B0702092學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)：1070209062碩士生：碩士生：董景龍工程領(lǐng)域：工程領(lǐng)域：機(jī)械電子工程導(dǎo)師：導(dǎo)師：苗玉彬（副教授）陶建峰（講師）上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院2010年2月第I頁雙電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)中框建模與變形控制研究雙

2、電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)中框建模與變形控制研究摘要三軸仿真轉(zhuǎn)臺(tái)作為航空、航天等領(lǐng)域中進(jìn)行半實(shí)物仿真和測試的關(guān)鍵設(shè)備，在飛行器的研制過程中起著極其重要的作用。隨著仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的性能需求出現(xiàn)高精度、大功率、高頻響趨勢，對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)框架的抗變形能力提出了更高的要求，因此研究通常認(rèn)為是剛體的轉(zhuǎn)臺(tái)框架在雙電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)下的變形和應(yīng)變問題就成為關(guān)鍵問題。由于雙電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)同一負(fù)載，當(dāng)雙電機(jī)的輸出不同步時(shí)會(huì)使系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)性能惡化，限制了系統(tǒng)的頻寬，引起轉(zhuǎn)臺(tái)框架扭轉(zhuǎn)變形。因

3、此深入研究電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)的同步驅(qū)動(dòng)機(jī)理，研究同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制策略對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)框架的變形抑制有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。在查閱了大量國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文綜述了國內(nèi)外仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的發(fā)展概況；概述了轉(zhuǎn)臺(tái)框架變形以及同步控制研究現(xiàn)狀；綜述了雙電機(jī)同步控制策略及控制算法的研究現(xiàn)狀。在此背景下，本文首先分析了電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)元件的選型原則及方法，建立了各驅(qū)動(dòng)元件的數(shù)學(xué)模型，并針對(duì)單通道電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了電流環(huán)和速度環(huán)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，進(jìn)而建立了考慮傳動(dòng)軸剛度的

4、雙電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)中框的數(shù)學(xué)模型。由于考慮轉(zhuǎn)臺(tái)中框的柔性及變形，結(jié)合有限元分析軟件ANSYS和虛擬樣機(jī)動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS建立了轉(zhuǎn)臺(tái)中框的柔性體動(dòng)力學(xué)數(shù)值模型，并在ADAMS軟件中運(yùn)用數(shù)值仿真方法研究了基于模態(tài)疊加法描述的柔性體轉(zhuǎn)臺(tái)中框在不同驅(qū)動(dòng)力矩下的變形情況。在此基礎(chǔ)上，提出基于模糊PI補(bǔ)償器的雙電機(jī)同步控制策略并設(shè)計(jì)了模糊PI控制器，將該策略應(yīng)用于同步驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)中框以達(dá)到抑制框架變形的目的。在MatlabSimulink環(huán)境下對(duì)

5、雙電機(jī)同步控制策略進(jìn)行了仿真，針對(duì)利用偏差耦合的模糊PI控制策略控制雙電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)柔性體轉(zhuǎn)臺(tái)中框從而抑制變形的情況，利用MatlabSimulink建立的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及控制器的數(shù)學(xué)模型和利用ADAMS中建立的柔性體數(shù)值模型對(duì)其進(jìn)行了聯(lián)合仿真。建模以及仿真結(jié)果表明：基于偏差耦合的模糊PI控制策略對(duì)控制雙電機(jī)同步效果優(yōu)于常規(guī)PI控制，并且對(duì)因電機(jī)參數(shù)不一致引起的負(fù)載扭轉(zhuǎn)變形有明顯的補(bǔ)償和抑制效果。本文所建立的考慮柔性體及變形的雙電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)