双惯量弹性系统负载扰动观测器设计研究

摘要

在伺服系统中高刚度控制可以有效抑制负载变化造成的动态干扰现象.状态观测器基于电机模型可以准确快速地为抗干扰控制提供负载信息,进一步加强了系统的抗干扰能力.但较强的抗干扰能力会在传动装置刚度有限的情况下引发机械谐振.针对此问题,着重研究了双惯量抗谐振与抗干扰存在的矛盾,在保持系统抗干扰能力不变的基础上,提出一种基于分数阶状态负反馈观测器控制策略来抑制谐振所造成的速度波动,增强系统的抗谐振能力.分数阶滤波器最大程度上拓展了滤波器的选择范围,同时协调了观测器的鲁棒性和抗谐振能力.将负载状态观测正反馈控制与基于分数阶滤波器的状态负反馈观测器控制相结合,同时实现抑制谐振和增强系统抗干扰能力,并通过实验验证了所提控制策略的有效性.