[发明专利]一种柔性臂振动抑制方法

摘要

本发明公开了一种柔性臂振动抑制方法，本发明方法采用基于模型补偿的控制方法，该模型与速度控制环相关联，由降阶的电气部件模型和机械部件模型构成。被驱动机械部件速度与电机速度的差值被实时计算，并乘以一个系数后增加到电机的速度指令，从而实现抑制被驱动机械部件瞬态振动的效果。本发明采用基于模型补偿的控制方法，在被驱动机械部件建立无时滞阻尼效应，即实现减振作用，从而有效缩短系统的稳定时间，提高柔性臂振动抑制控制精度。通过模型来估测负载速度，减少传感器等硬件成本。根据实验数据获取模型参数，可以现场进行参数调整；控制方法简单，易于实现。

主权项

1.一种柔性臂振动抑制方法，其步骤如下：（A）由上位机或者驱动器内部提供速度指令ω_cmd，分别给伺服驱动器和电气部件的降阶模型；（B）伺服驱动器输出电流驱动电机运行，并通过编码器检测得到实际电机速度ω_m；（C）由电气部件的降阶模型计算得到模型中电机速度，并提供给机械部件的降阶模型：ωmmωcmdm=2ξeωes+ωe2s2+2ξeωes+ωe2]]>其中，为模型中电机速度指令，ω_e为电气模型的自然频率，ξ_e为相应的阻尼系数；ωe=KpmKtmJmmTimξe=12KpmKtmTimJmm,Kpm=Kp,Tim=Ti,Ktm=Kt]]>其中，K_p为速度控制器比例增益，T_i为速度控制器积分时间， K_t为转矩系数；为模型中速度控制器比例增益，为模型中速度控制器积分时间，为模型中转矩系数；（D）由机械部件的降阶模型计算得到模型中负载速度：ωmmTem=1Jmms{s2+2ξaωas+ωa2s2+2ξnωns+ωn2}]]>ωlmωmm=2ξaωas+ωa2s2+2ξaωas+ωa2]]>其中，为模型中电机速度，为模型中负载速度，为模型中电机电磁转矩， ω_n为机械模型的共振频率，ξ_n为相应的阻尼系数，ω_a为机械模型的反共振频率，ξ_a为相应的阻尼系数；ωn=Kgm(1Jmm+1Jlm)ξn=Cgm(1Jmm+1Jlm)2ωn]]>，ωa=KgmJlmξa=Cgm/Jlm2ωa]]>其中，为模型中电机惯量，为模型中负载惯量，为模型中减速器扭转刚度，为模型中减速器阻尼系数；Jmm=Jm+JgJlm=Jl/Rg2Kgm=Kg/Rg2Cgm=Cg/Rg2]]>其中，J_m为电机惯量， J_l为负载惯量， J_g为齿轮减速器惯量， K_g为减速器扭转刚度， C_g为减速器阻尼系数， R_g为轮减速器的减速比；（E）由模型中负载速度和实际电机速度ω_m，按照下式计算得到补偿后的速度指令ω′_cmd：其中，ω_cmd为系统提供的速度指令， ω′_cmd为补偿后的速度指令；ω_m为实际电机速度，为模型中负载速度， α为补偿系数，满足条件：0<α<1.0,Jmm>Jlm-1.0<α<0,Jmm<Jlm]]> ；（F）将补偿后的速度指令ω′_cmd分别提供给伺服驱动器和电气部件的降阶模型，即；（G）重复步骤（B）～（F），直到机械部件的振动消除。