[发明专利]一种基于谐振抑制的直流电机控制方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种基于谐振抑制的直流电机控制方法，它是针对带有谐振的直流电机动力学简化模型，而设计的一种通过滤波器来抑制谐振的比例-积分-微分(Proportional-Integral-Derivative，PID)的控制方法，属于电机控制技术领域。

(二)背景技术

目前，在直流电机控制领域，谐振问题越来越受到重视。如何抑制谐振实现对直流电机的高精度控制是直流电机控制领域研究的热点。

在伺服系统中，直流电机的输出轴直接与负载轴相连，转动部件固定在负载轴上，即为常见的单轴转动。若把电机与负载作为一个刚体来考虑，则称为单质量伺服系统，该系统与实际特性有很大差别。对于实际系统，尽管电机与负载是直接耦合的，但传动轴在传动过程中，有一定的弹性形变，传动本质上是弹性的，而且轴承和框架也都不完全是刚性的。在电机驱动力矩的作用下，机械轴会受到某种程度的弯曲和变形。对于加速度要求大、快速性和精度要求高的系统或是转动惯量大、性能要求高的系统，弹性形变对系统性能的影响不能忽略。由于传动轴的弯曲和变形，在传递运动时含有储能元件。在速度阻尼小的情况下，在它的传递特性中会出现较高的机械谐振，在某些情况下此谐振可能导致系统动态性能的恶化，甚至使系统不稳定。此谐振对系统的动态性能影响较大。

(三)发明内容

1、目的：有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于谐振抑制的直流电机控制方法，以解决直流电机在带有负载的运行过程中产生的谐振的问题，从而在保证系统动态性能的前提下，实现对直流电机的高精度控制。

2、技术方案：为达到上述目的：

本发明一种基于谐振抑制的直流电机控制方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：根据带有谐振的直流电机动力学简化模型的传递函数，画出其波特(Bode)图；

步骤二：根据公式计算出谐振点的频率，对应Bode图上的谐振点；

步骤三：根据谐振抑制滤波器的设计方法，分别设计陷波滤波器和峰值滤波器；

步骤四：将陷波滤波器和峰值滤波器与直流电机简化模型串联，实现对直流电机简化模型的校正，经过Bode图拟合，得到经过滤波器校正后的名义模型，考虑建模不确定性，得到实际对象的动力学方程；

步骤五：根据经过滤波器校正后的直流电机的模型，设计PID控制器，实现对直流电机的高精度控制。

其中，步骤一所述的带有谐振的直流电机动力学简化模型的传递函数为：

G(s)=11102s2+0.02110s+1(1682s2+0.0768s+1)(11302s2+0.1130s+1).]]>

式中s＝σ+jω是复变量。