柔性關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)控制與仿真研究.pdf

1、太空內(nèi)大部分抓捕、對(duì)接的操作任務(wù)主要由空間機(jī)械臂完成，這些任務(wù)的完成依賴(lài)于空間機(jī)械臂的高精度位置控制。因此對(duì)空間機(jī)械臂的位置控制尤為重要。本課題來(lái)源于中國(guó)空間技術(shù)研究院重點(diǎn)項(xiàng)目“空間機(jī)械臂抓捕過(guò)程穩(wěn)定控制及擾動(dòng)抑制研究”。關(guān)節(jié)作為空間機(jī)械臂的重要組成部分，其性能的好壞直接關(guān)系到空間機(jī)械臂的高精度位置控制性能。而關(guān)節(jié)由電機(jī)、傳動(dòng)裝置、測(cè)量元件等組成，電機(jī)輸出的穩(wěn)定控制又影響關(guān)節(jié)的輸出。所以，在此基礎(chǔ)上對(duì)空間機(jī)械臂關(guān)節(jié)高精度伺服控制系統(tǒng)展開(kāi)

2、研究。
　　(1)介紹了永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，根據(jù)三相靜止坐標(biāo)系A(chǔ)-B-C到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d-q的變換關(guān)系，確立了永磁同步電機(jī)在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型?；谟来磐诫姍C(jī)交流伺服系統(tǒng)的矢量控制理論，建立了電機(jī)電流環(huán)和速度環(huán)的雙環(huán)控制系統(tǒng)，并采用id=0的矢量控制方案。
　　(2)在建立永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，以電機(jī)的電流環(huán)和速度環(huán)控制器設(shè)計(jì)為研究核心，開(kāi)展多閉環(huán)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服控制系統(tǒng)的智能分?jǐn)?shù)階控制研究，以

3、實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)高精度定位，快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及具備較強(qiáng)抗擾動(dòng)能力。通過(guò)上述研究，從運(yùn)行控制的角度為空間機(jī)械臂的安全工作提供保證。
　　(3)分析了機(jī)械臂關(guān)節(jié)的組成和非線性因素，通過(guò)合理的簡(jiǎn)化，在仿真軟件中搭建了包含電機(jī)模型的簡(jiǎn)化關(guān)節(jié)動(dòng)力學(xué)模型，并為此模型設(shè)計(jì)PID和分?jǐn)?shù)階pI五Dμ位置控制器。分別采用優(yōu)化函數(shù)和遺傳算法進(jìn)行控制器參數(shù)整定，通過(guò)仿真研究表明，在不同輸入信號(hào)下，兩種控制器都能很好的跟蹤輸入，相比常規(guī)的PID控制，分?jǐn)?shù)階P