基于自适应观测器和线性二次型调节器的高性能伺服系统谐振抑制  

Torsional Vibration Suppression Based on Adaptive Observer and Linear Quadratic Regulator in High Performance Servo Drives

作　　者：赵寿华[1] 毛永乐[1] 许翠翠 陈阳生[1] 

机构地区：[1]浙江大学电气工程学院,杭州310027 [2]山东省计量科学研究院,济南250014

出　　处：《电工技术学报》2016年第6期108-117,共10页Transactions of China Electrotechnical Society

基　　金：国家重点基础研究发展计划(973计划)(2013CB035604);高等学校博士学科点专项科研基金(20130101110112)资助项目

摘　　要：由于机械传动装置的限制,高性能伺服系统在高速正反转和快速定位等动态控制过程中容易发生机械谐振。采用考虑传动装置弹性的电机-负载双惯量机械模型,研究伺服系统的机械谐振抑制技术。以电机转速作为系统广义输出,建立基于双惯量机械模型的参考自适应观测器,实现负载惯量、负载转速和扭力矩的估计。基于观测器的估计状态和参数,设计速度环线性二次型调节器(LQR)来抑制双惯量系统中的机械谐振。为了验证观测器和LQR的有效性,利用Matlab/Simulink进行仿真研究,并在基于TMS320F28335DSP的平台上进行相关实验验证。仿真和实验表明自适应观测器能够较为精确地估计系统的参数和状态,同时也表明基于LQR的状态反馈控制能够有效地抑制传动系统中的机械谐振。In the applications of high performance servo system, high dynamic performance is needed to satisfy control demand. However, the limitations of transmission mechanisms in drive system lead to mechanical resonance. Therefore, this paper builds a model of 2-mass transmission mechanisms. Herein, using motor speed and q axis current, an adaptive observer can be established to estimate the load inertia, the load speed and the load torque. Based on the estimation results, a linear quadratic regulator （LQR） is designed to improve the speed performance, and is implemented in a TMS320F28335DSP based drive system. Related simulation and experimental studies have verified the effectiveness of the adaptive observer and LQR in torsional vibration suppression.

关 键 词：高性能伺服 机械谐振抑制 双惯量系统 自适应观测器 在线线性二次型调节器 

分 类 号：TM383.4[电气工程—电机]