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伺服电动缸传动系统定位精度的影响

发布日期:2020-04-20

       在精准控制的要求下,伺服电动缸需要保证很高的定位精度,然而在重载工况下,伺服电动缸会发生较大的弹性变形,严重影响伺服电动缸的定位精度。针对这一问题,伺服电动缸传动系统进行机械刚度建模,通过实验验证刚度模型的有效性,加入基于刚度模型的前馈控制算法。研究结果表明:实验验证了所建立的伺服电动缸传动系统刚度模型的有效性,加入基于刚度模型的前馈控制算法,伺服电动缸的定位精度得到显著提高。

伺服电动缸

       伴随着矢量控制技术的发明与应用、电力电子技术和计算技术的快速发展,伺服电机得到了质的发展。伺服电机作为伺服电动缸的核心动力元件,其发展促进伺服电动缸的性能得到很大的提升。在高精度设备应用中,对伺服电动缸的定位精度提出很高的要求,但是在重载工况下,伺服电动缸会发生很大的弹性变形,严重影响伺服电动缸的定位精度,难以达到控制要求。


       针对上述问题许多学者展开研究,夏占利用有限元分析的方法计算出电动缸的轴向静刚度特性;中南大学的彭富霞通过建立二级伺服电动缸传动刚度模型,并进行相关的数值计算,分析各部分变形量对传动刚度的权重程度,寻求改进二级伺服电动缸传动刚度的有效措施;邓飙针对双电动缸负载不一致时,存在同步误差的问题,提出了一种带有偏差耦合策略的主从式同步控制方案,设计了基于规则的模糊 PD 同步控制器。国内外学者对伺服电动缸的研究多数集中在结构设计、伺服控制等方面,虽然少数学者对伺服电动缸的定位精度进行研究,但没有从根本上解决问题,尤其是在刚度模型计算和精度控制中均未考虑伺服电动缸传动系统每个部分产生的影响。


        伺服电动缸的定位精度影响因素除了机械零部件的制造误差和装配误差外,主要就是传动系统的机械刚度,提高刚度的同时需要及时补偿位置误差是提高伺服电动缸定位精度的有效途径。因此,本文对折返式伺服电动缸传动系统的每部分机械刚度进行理论推导,从而建立有效的总刚度模型,为进一步研究伺服电动缸精度控制奠定理论基础,在此基础上加入前馈控制补偿方法,该方法能将发生的偏差消除在萌芽状态中,及时有效地减小位置误差,提高定位精度,对扩大电力驱动的应用范围具有重要意义。


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