一种机械谐振系统的参数调节方法技术方案

本发明专利技术涉及机械谐振系统的参数调节技术领域，具体为一种机械谐振系统的参数调节方法，包括以下步骤：给出特征方程；将特征方程各阶系数a

【技术实现步骤摘要】
一种机械谐振系统的参数调节方法


[0001]本专利技术涉及机械谐振系统的参数调节
，具体为一种机械谐振系统的参数调节方法。

技术介绍

[0002]伺服驱动系统中的机械传动部分由于弹性的存在，必然会带来机械谐振，机械谐振会导致系统转矩、转速、机械装置等共同振荡。因此，机械振荡的研究以及抑制方法已经成为提高伺服驱动系统性能的一个重要课题。对于二惯性系统的机械谐振抑制问题，主要控制目标有两方面，一方面要消除系统的机械谐振现象，另一方面又要保证系统的伺服跟踪性能，也就是说抑制机械谐振现象对系统伺服跟踪性能的影响。
[0003]通常采用PI控制器来控制电机，通过在电机端施加控制信号来保证负载的跟踪，并且消除负载端的振动。然而，利用PI控制器消除机械谐振只能抑制部分满足条件的二惯性系统中的谐振，保障系统良好的跟踪性能。这本质上是由于利用PI控制器后形成的闭环系统是四阶系统，而PI控制器只有两个参数能够调节，无法同时任意配置系统的四个极点，并且传统的PI控制器参数调节的方法依赖于工程师和设计人员的经验。比如一种伺服驱动控制器参数整定方法(CN110361964B)使用开环调节，调节参数和关系式多，开环系统调节的稳定性差，不能很好的满足现代工业高生产的需求。调节规则和控制参数预置范围的设定至关重要也尤为困难，故而提出了一种机械谐振系统的参数调节方法以克服上述缺陷。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种机械谐振系统的参数调节方法，具备调节简单，使用方便等优点，解决了传统PI控制中调参复杂，不便于使用的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现上述节简单，使用方便的目的，本专利技术提供如下技术方案：一种机械谐振系统的参数调节方法，包括以下步骤：
[0008]1)给出特征方程；
[0009]2)将特征方程各阶系数a
k
组合成关于控制参数(比例系数k
p
和积分系数k
i
)与对象参数b
k
、c
k
、d
k
的表达式；
[0010]3)根据特征参数或结构参数的值设定设计极角频率ω1和相对阻尼系数ζ1；
[0011]4)通过计算求解得出比例系数k
p
和积分系数k
i
的值。
[0012]优选地，所述特征方程为：
[0013]G(s)＝a4s4+a3s3+a2s2+a1s+a0[0014]优选地，所述对象参数b
k
、c
k
、d
k
的表达式如下：
[0015]a
k
＝b
k
+c
k
k
p
+d
k
k
i
[0016]对象参数与控制参数之间的关系式如下：
[0017][0018]其中：
[0019][0020][0021][0022]其中，ω1为设计极角频率，ζ1为相对阻尼系数，函数U
k
(ζ1)为第二类切比雪夫函数，此函数的参数的范围为：0≤丨ζ1丨≤1。
[0023]优选地，所述解k
p
和k
i
的表达式如下：
[0024][0025](三)有益效果
[0026]与现有技术相比，本专利技术提供了一种机械谐振系统的参数调节方法，具备以下有益效果：
[0027]该机械谐振系统的参数调节方法，只需要结构参数或其共振频率与惯量比的特征就可以完成对PI参数的求解，通过调节设计极频率就可以判断系统的变化趋势并找到合适点，另外，本专利技术相较于传统PI控制，调节参数少，方法简单，便于工程师和设计人员使用。
附图说明
[0028]图1为本专利技术提出的一种机械谐振系统的参数调节方法流程图；
[0029]图2为本专利技术提出的一种机械谐振系统的参数调节方法惯量比R取某值时的阶跃响应曲线(ω1＝(0.3，0.5，0.7)ω0)；
[0030]图3为本专利技术提出的一种机械谐振系统的参数调节方法惯量比R取另一值时的阶跃响应曲线(ω1＝(0.3，0.5，0.7)ω0)。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]请参阅图1，本实施例中的一种机械谐振系统的参数调节方法，包括以下步骤：
[0033]1)给出特征方程：
[0034]G(s)＝a4s4+a3s3+a2s2+a1s+a0[0035]2)将特征方程各阶系数a
k
组合成关于控制参数(比例系数k
p
和积分系数k
i
)与对象
参数b
k
、c
k
、d
k
的表达式；
[0036]a
k
＝b
k
+c
k
k
p
+d
k
k
i
[0037]对象参数与控制参数之间的关系式如下：
[0038][0039]其中：
[0040][0041][0042][0043]其中，ω1为设计极角频率，ζ1为相对阻尼系数。函数U
k
(ζ1)为第二类切比雪夫函数，此函数的参数的范围为：0≤丨ζ1丨≤1，U
k+1
(ζ1)
‑
2ζ1U
k
(ζ1)+U
k
‑1(ζ1)＝0，
[0044]计算过程事例如下：取ζ1＝0.707，
[0045] U0(ζ1)U1(ζ1)U2(ζ1)U3(ζ1)U4(ζ1)ζ1＝0.707011.4140.9994
‑
0.00085
[0046][0047][0048][0049][0050][0051][0052]3)根据特征参数或结构参数的值设定设计极角频率ω1和相对阻尼系数ζ1；
[0053]4)通过计算求解得出比例系数k
p
和积分系数k
i
的值：
[0054][0055]实施例1：取谐振系统特征方程的参数如下：
[0056][0057]取ζ1＝0.707，根据上述表达式，B1，B2，C1，C2，D1，D2表述为：
[0058][0059][0060][0061][0062][0063][0064]实施例2：系统的结构参数电机侧惯量J
m
、负载侧惯量J
L
和传动轴扭矩刚度K
s
也可以进行计算，具体步骤如下：设定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械谐振系统的参数调节方法，其特征在于，包括以下步骤：1)给出特征方程；2)将特征方程各阶系数a
k
组合成关于控制参数(比例系数k
p
和积分系数k
i
)与对象参数b
k
、c
k
、d
k
的表达式；3)根据特征参数或结构参数的值设定设计极角频率ω1和相对阻尼系数ζ1；4)通过计算求解得出比例系数k
p
和积分系数k
i
的值。2.根据权利要求1所述的一种机械谐振系统的参数调节方法，其特征在于，所述特征方程为：G(s)＝a4s4+a3s3+a2s2+a1s+a0。3.根据权利要求1所述的一种机械谐振系统的参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：章国光，陈超凡，燕波宇，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：