伺服电机极限特性测试试验台的抗干扰研究

摘要

论文以航天院某研究所的实际科研项目为研究背景，针对伺服电机极限特性测试试验台的干扰问题进行分析研究，旨在提出合理有效的抗干扰方案。
　　稳定性和可靠性是评价系统性能好坏的重要技术指标，伺服控制系统多采用感应电机、永磁同步电机作为系统的执行元件，然而由于电机驱动器的存在，在实现了高精度控制的同时也带来了严重的信号干扰问题。论文首先总结了国内外伺服系统干扰抑制的研究现状。然后搭建了抗干扰研究试验系统，并对干扰形成的原因及耦合途径加以了分析，在总结常用抗干扰方法的基础上，结合论文所研究系统的实际情况，提出硬件抗干扰技术。采用接地、屏蔽隔离、绝缘联轴器及模拟滤波等方法，切断系统干扰的耦合途径。
　　在硬件抗干扰技术基础上，论文提出了基于伺服控制策略和滤波算法的软件抗干扰技术。经验模式分解(EMD)是一种自适应非线性的时变信号分解法，由于存在端点效应、运算速度及局部均值求解等问题主要应用于信号的离线分析，为了将该方法应用于变频驱动系统中信号的实时滤波，论文对EMD算法进行了改进，并取得了较好的滤波效果。针对系统中加载电机模拟量输出信号的干扰问题，论文提出了基于Widrow-Hoff学习的伺服控制策略，为了满足更高的实时滤波要求，进而提出LMS滤波算法和最小二乘法(LS)滤波算法，仿真结果表明LS滤波算法具有更好的自适应滤波特性。
　　最后，为验证所提出抗干扰技术的有效性，搭建了基于.NET平台和DAQNavi数据采集技术的软件系统，实现了对扭矩传感器信号的高速采集，以及验证了基于伺服控制策略和滤波算法的抗干扰技术的有效性。试验表明:将硬件抗干扰措施和软件抗干扰技术有效结合起来，显著提高了系统的抗干扰能力。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题背景来源及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 变频技术的研究现状

1．2．2 抗干扰措施的研究现状

1．3 论文的研究内容

2 试验系统搭建与硬件抗干扰技术

2．1 引言

2．2 试验系统的硬件设计

2．2．1 试验台系统组成与硬件实现

2．2．2 调理电路设计

2．2．3 系统主要硬件技术参数

2．3 干扰对系统的影响及其成因分析

2．3．1 干扰噪声对系统的影响

2．3．2 系统的干扰成因分析

2．4 硬件抗干扰技术

2．4．1 系统的接地

2．4．2 屏蔽隔离措施

2．4．3 轴电压、轴电流的抑制

2．4．4 模拟低通滤波器设计

2．4．5 其它抗干扰措施

2．5 硬件抗干扰试验研究

2．6 本章小结

3 基于伺服控制策略和滤波算法的软件抗干扰技术

3．1 引言

3．2 基于改进EMD算法的滤波器设计

3．2．1 EMD分解过程及优化

3．2．2 滤波效果仿真分析

3．3 基于Widrow-Hoff学习算法的抗干扰技术

3．3．1 Widrow-Hoff学习算法

3．3．2 基于Widrow-Hoff学习的伺服控制策略仿真

3．3．3 基于Widrow-Hoff学习的自适应滤波仿真

3．4 本章小结

4 软件抗干扰试验验证

4．1 引言

4．2 试验台系统软件设计

4．3 软件抗干扰技术试验研究

4．3．1 EMD滤波试验

4．3．2 基于Widrow-Hoff学习的伺服控制策略试验

4．3．3 基于Widrow-Hoff学习的自适应滤波试验

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

附录

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集