柔性關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)控制與仿真研究.pdf

1、太空內(nèi)大部分抓捕、對接的操作任務(wù)主要由空間機械臂完成，這些任務(wù)的完成依賴于空間機械臂的高精度位置控制。因此對空間機械臂的位置控制尤為重要。本課題來源于中國空間技術(shù)研究院重點項目“空間機械臂抓捕過程穩(wěn)定控制及擾動抑制研究”。關(guān)節(jié)作為空間機械臂的重要組成部分，其性能的好壞直接關(guān)系到空間機械臂的高精度位置控制性能。而關(guān)節(jié)由電機、傳動裝置、測量元件等組成，電機輸出的穩(wěn)定控制又影響關(guān)節(jié)的輸出。所以，在此基礎(chǔ)上對空間機械臂關(guān)節(jié)高精度伺服控制系統(tǒng)展開

2、研究。
　　(1)介紹了永磁同步電機的結(jié)構(gòu)特點和工作原理，根據(jù)三相靜止坐標系A(chǔ)-B-C到兩相旋轉(zhuǎn)坐標系d-q的變換關(guān)系，確立了永磁同步電機在不同坐標系下的數(shù)學(xué)模型?；谟来磐诫姍C交流伺服系統(tǒng)的矢量控制理論，建立了電機電流環(huán)和速度環(huán)的雙環(huán)控制系統(tǒng)，并采用id=0的矢量控制方案。
　　(2)在建立永磁同步電機數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，以電機的電流環(huán)和速度環(huán)控制器設(shè)計為研究核心，開展多閉環(huán)關(guān)節(jié)驅(qū)動電機伺服控制系統(tǒng)的智能分數(shù)階控制研究，以

3、實現(xiàn)關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)高精度定位，快速動態(tài)響應(yīng)以及具備較強抗擾動能力。通過上述研究，從運行控制的角度為空間機械臂的安全工作提供保證。
　　(3)分析了機械臂關(guān)節(jié)的組成和非線性因素，通過合理的簡化，在仿真軟件中搭建了包含電機模型的簡化關(guān)節(jié)動力學(xué)模型，并為此模型設(shè)計PID和分數(shù)階pI五Dμ位置控制器。分別采用優(yōu)化函數(shù)和遺傳算法進行控制器參數(shù)整定，通過仿真研究表明，在不同輸入信號下，兩種控制器都能很好的跟蹤輸入，相比常規(guī)的PID控制，分數(shù)階P