消除定日镜多伺服驱动系统中传动齿隙的模型预测控制器技术方案

本发明专利技术提供了一种消除定日镜多伺服驱动系统中传动齿隙的模型预测控制器，涉及定日镜多伺服驱动系统。对于速度控制，提出了改进的死区模型对齿隙进行建模，并基于该模型建立了双电机系统的动力学模型，根据动力学模型设计了基于死区模型的模型预测速度控制器与控制系统，利用反馈校正环节对预测结果进行校正。对于位置控制，提出了改进变偏置力矩分配方式的消隙策略，并建立了基于消隙策略的双电机系统模型，结合该模型设计了基于消隙策略的模型预测位置控制器与控制系统。本发明专利技术控制器可以消除定日镜多伺服系统中传动齿隙的影响，实现快速稳定、无超调的速度调节效果和响应速度快、定位精度高的位置控制效果。定位精度高的位置控制效果。定位精度高的位置控制效果。

【技术实现步骤摘要】
消除定日镜多伺服驱动系统中传动齿隙的模型预测控制器


[0001]本专利技术涉及定日镜多伺服驱动系统
，特别涉及一种消除定日镜多伺服驱动系统中传动齿隙的模型预测控制器。

技术介绍

[0002]随着社会生产力发展，人们生活水平不断提高，我们对能源的需求不断增加。目前大部分使用的是化石能源，但是化石能源的过度使用，已经造成了日益严重的环境污染、气候变化、自然灾害增加等不良影响。人类也逐渐意识到不可再生的化石能源逐渐枯竭所带来的能源危机。所以可再生能源的开发利用是目前全球发展的重点之一。
[0003]在众多可再生能源中，太阳能由于具有储量大、分布广无地域限制、使用安全无害、可长久开发使用等诸多优点，成为未来社会的理想能源之一，在未来的能源战略中占有重要的地位。
[0004]定日镜作为塔式太阳能光热发电站的重要组成部分，其作用是通过调节俯仰角和方向角，将太阳光集中反射到集热塔顶部的吸热器上，加热管道中的熔融盐，熔融盐再跟汽轮机组中的热工质进行换热生产高温蒸汽，驱动汽轮机组发电。因此精确跟踪太阳光的照射角度成为定日镜的首要任务，其运动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种消除定日镜多伺服驱动系统中传动齿隙的模型预测控制器，其特征在于，基于带有齿隙环节的双电机系统，包括硬件层、中间层和算法层；其中，硬件层包括：三个齿轮，分别为依次啮合的驱动齿轮一、负载齿轮和驱动齿轮二；三台电机，用于驱动齿轮运动，分别为驱动电机一、负载电机和驱动电机二；三台驱动器，用于实现力矩环控制，分别为驱动器一、负载驱动器和驱动器二；一台控制器，用于实现模型预测控制和求解计算；一台上位机，用于读取和存储系统运行过程中产生的数据；开关电源和用于供电或通信的线缆；算法层包括：模型预测控制系统；所述模型预测控制系统包括模型预测速度控制系统和模型预测位置控制系统，所述模型预测速度控制系统是基于齿隙死区模型的双电机系统模型预测速度控制；所述模型预测位置控制系统是基于消隙策略的双电机系统模型预测位置控制。2.如权利要求1所述的消除定日镜多伺服驱动系统中传动齿隙的模型预测控制器，其特征在于，所述模型预测速度控制系统通过基于齿隙死区模型的双电机系统动力学模型和模型预测速度控制器实现。3.如权利要求2所述的消除定日镜多伺服驱动系统中传动齿隙的模型预测控制器，其特征在于，所述基于齿隙死区模型的双电机系统动力学模型是基于所述驱动齿轮一、负载齿轮、驱动齿轮二、驱动电机一、负载电机和驱动电机二对齿隙进行建模，建立齿隙死区模型，并以齿隙死区模型建立基于齿隙死区模型的双电机系统动力学模型；齿隙死区模型，用于描述系统度过齿隙时两个齿轮之间的力矩传递情况，齿轮啮合时采用弹簧阻尼模型描述力矩传递；未啮合时采用一阶弹簧模型描述力矩传递。4.如权利要求2所述的消除定日镜多伺服驱动系统中传动齿隙的模型预测控制器，其特征在于，所述模型预测速度控制器包括负载位置估计、状态预测模型、滚动优化和反馈校正，参考速度输入到模型预测速度控制器，经过滚动优化得到两台驱动电机的力矩，估计负载的位置，经过微分得到负载估计速度，与预测模型的输出比较进行反馈校正，最终得到负载速度的输出。5.如权利要求1所述的消除定日镜多伺服驱动系统中传动齿隙的模型预测控制器，其特征在于，所述模型预测位置控制系统通过消隙策略、基于消隙策略的双电机系统动力学模型和模型预测位置控制器实现。6.如权利要求5所述的消除定日镜多伺服驱动系统中传动齿隙的模型预测控制器，其特征在于，所述消隙策略利用双电机消隙原理，基于所述驱动齿轮一、负载齿轮、驱动齿轮二、驱动电机一、负载电机和驱动电机二，在起动和换向的过程中通过两个驱动齿轮在负载齿轮上增加方向相反的偏置力矩T
m1
和T
m2

【专利技术属性】
技术研发人员：沈逸，张竞豪，樊耕麟，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：