IOE OpenIR  > 光电技术研究所博硕士论文
基于反步积分的齿轮传动稳定平台补偿控制技术研究
孙文
Subtype硕士
Thesis Advisor陈兴龙
2016-05
Degree Grantor中国科学院研究生院
Place of Conferral北京
Keyword齿轮传动 齿隙 死区 李亚普诺夫函数 反步积分
Abstract

光电稳定平台是一类运用在动态环境中的惯性稳定系统。随着工程应用对于空间和体积的限制日趋严格,光电稳定平台对执行机构的需求逐步从直驱式力矩电机向微型齿轮传动电机转变。微型电机速度大,体积小,并且鲁棒性好。但是,由于安装误差和长时间使用等原因,齿轮传动系统不可避免出现磨损,导致诸如齿隙问题。齿隙问题,比如换向跳变和机械噪音,在换向或者减速情况下,对于控制效果的影响非常明显。对于精度需求较大的系统,无法容忍出现系统不可控的情况,所以本文主要针对齿隙期间传动系统的快速性和稳定性的研究。

论文首先介绍了非线性齿隙问题研究的背景和现状,并且引出本文使用的反步积分算法的起源、发展、研究现状和发展趋势。接着介绍惯性稳定系统的多种模型。研究发现,齿隙非线性存在多种模型。本文首先针对这些模型的原理进行比较分析,包括死区模型、齿隙模型和振冲模型,比较几种模型之间的优劣,进而说明为什么选择死区模型作为研究目标。接着,开始介绍本文采用的反步积分控制算法的基本原理。从反步积分控制算法的稳定性判据开始。依靠该判据,逐步推导反步积分控制器的几个控制律。完成反步积分控制器的构造之后,即可得到包括外在齿轮系统的整个系统的控制结构模型。然后,依照该模型,可以构造仿真模型。仿真模型并没有采用传统的simulink方法,而是设计函数文件。另外,仿真过程中发现,没有优化的控制器得到的是发散的输出响应曲线,即系统存在不稳定因素。为了找到该不稳定因素,需要对控制律进行幅值和相位分析。通过比较,可以发现在某一条控制律中,存在有极大值项。该项的产生与系统的固有参数和控制参数相关。给该项增加一个权值因子之后,可以发现,系统开始表现稳定。对多个影响稳定性条件的因素依次对比实验之后,得到算法的仿真控制规律。为了验证该控制规律,验证过程在稳定控制平台下进行。通过设计控制算法,并对仿真规律进行交叉实践,比较中可以发现,仿真中出现的问题,在实验中一一验证,并且得到了良好的效果。最后,反思实验中的优缺点,做出全文总结。

通过模型、仿真和实验之后,证实了反步积分控制算法是有效性。当然,实验中发现诸多可供改进之处,这些问题都为以后进一步实验指明了方向。

Subject Area检测技术与自动化装置
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/7966
Collection光电技术研究所博硕士论文
Affiliation中国科学院光电技术研究所
Recommended Citation
GB/T 7714
孙文. 基于反步积分的齿轮传动稳定平台补偿控制技术研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2016.
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