用于滚珠丝杆传动系统残余振动的抑制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于滚珠丝杆传动系统残余振动的抑制方法，此抑制方法先对柔体动力学模型进行简化改写为仅包含电机转角的参数辨识方程，再采用改进的粒子群优化算法进行动力学参数辨识，使用递推最小二乘法定义粒子群算法的搜索空间，提高算法收敛速度和辨识精度，辨识得到动力学参数，然后利用参数辨识结果设计ZVD整形器，抑制滚珠丝杆传动系统的残余振动。本发明专利技术在提高滚珠丝杆传动系统动力学参数辨识精度的同时，能显著抑制滚珠丝杆传动系统高速启停产生的残余振动。系统高速启停产生的残余振动。系统高速启停产生的残余振动。

【技术实现步骤摘要】
用于滚珠丝杆传动系统残余振动的抑制方法


[0001]本专利技术涉及工程振动控制领域技术，具体涉及一种用于滚珠丝杆传动系统残余振动的抑制方法及推算系统。

技术介绍

[0002]在直角坐标机器人和数控机床等直线移动的自动化设备中，滚珠丝杆驱动系统以其传动效率高和工作可靠等优点已成为主导传动系统。然而，由于滚珠丝杆的柔性传动部件如联轴器等，导致高速运动启动和停止阶段存在较大的残余弹性振动，系统在执行高精度任务之前需要等待振动衰减，严重降低生产效率和精度。实际工业应用中，为了提高生产效率往往要求其能够高速运行，因此需要研究滚珠丝杆传动系统的抑振方法。
[0003]输入整形器是一种基于模型的前馈抑振方法，它比传统滤波如低通滤波和陷波滤波等有更好的振动抑制性能，并已广泛应用于多个领域。输入整形器的设计需要利用系统的固有频率和阻尼比，如何获取相应的模态参数是使用整形器进行抑振控制的难点。目前，大多数学者采用振动传感器测得振动信号并对振动信号进行快速傅里叶变换以得到模态参数用于设计整形器。虽然上述方法能够获得较准确的模态参数用于设计整形器，但计算量繁重本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于滚珠丝杆传动系统残余振动的抑制方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、建立滚珠丝杆传动系统的动力学模型，并进行简化以改写为仅包含电机转角的参数辨识方程；S2、采用改进的粒子群优化算法进行动力学参数辨识，使用递推最小二乘法定义粒子群算法的搜索空间，辨识得到动力学参数；S3、利用辨识得到动力学参数设计ZVD整形器，抑制滚珠丝杆传动系统的残余振动。2.根据权利要求1所述的用于滚珠丝杆传动系统残余振动的抑制方法，其特征在于：步骤S1包括以下步骤：S11、将滚珠丝杆传动动力学结构视为集总参数模型，将主要传动部件以集总参数的形式表示；S12、计算滚珠丝杆传动系统的动能和势能，利用拉格朗日方程，得到滚珠丝杆传动系统的动力学模型，并将此动力学模型改写为仅包含电机转角变量的参数辨识方程：τ
m
＝Y
b
β，其中，Y
b
是根据实验测量结果得到的系统的运动信息；β表示系统待辨识参数向量；τ
m
为电机转角变量。3.根据权利要求2所述的用于滚珠丝杆传动系统残余振动的抑制方法，其特征在于：步骤S11中，主要传动部件包括电机、工作平台和滚珠丝杆。4.根据权利要求2所述的用于滚珠丝杆传动系统残余振动的抑制方法，其特征在于：步骤S2包括以下步骤：S21、根据滚珠丝杆系统的电机编码器反馈得到的数据，使用递推最小二乘法迭代估计待辨识动力学参数的波动范围以定义粒子群算法的搜索空间，其迭代方程为：其中，k为迭代次数，K表示增益向量，P为逆相关矩阵；S22、粒子群算法在递推最小二乘法迭代估计缩小后所定义的搜索空间内进行迭代，粒子群算法通过下式初始化粒子的位置P
i
(0)和速度V
i
(0)：P
i
(0)＝min(P
i
)+rand(0,1)
×
[max(P
i
)
‑
min(P
i
)]V
i
(0)＝min(V
i
)+rand(0,1)
×
[max(V
i
)
‑
min(V
i
)]i＝1,2,
…
8其中，max(P
i
)和min(P
i
)分别表示搜索空间的最大值和最小值；max(V
i
)和min(V
i
)分别表示速度的最大值和最小值；S23、通过粒子群算法的不断更新迭代，寻找参数最优解，得到动力学参数辨识结果。5.根据权利要求3所述的用于滚珠丝杆传动系统残余振动的抑制方法，其特征在于：步骤S23包括以下步骤：S231、在缩小后的搜索空间内，粒子群算法通过下式更新粒子速度与位置：
P
i
(n)＝P

【专利技术属性】
技术研发人员：李琳，张强伟，张铁，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：