發(fā)布時(shí)間：2024-05-28 05:13

　　在Qt Creator 4.3.1的開(kāi)發(fā)環(huán)境下,采用C++語(yǔ)言進(jìn)行程序開(kāi)發(fā),設(shè)計(jì)了一種電動(dòng)變載荷摩擦磨損試驗(yàn)機(jī),期望能克服電動(dòng)變載荷加載系統(tǒng)中存在的強(qiáng)擾動(dòng)、強(qiáng)耦合、高度非線性化和不確定性等因素,提高電動(dòng)變載荷加載系統(tǒng)的控制效果。提出了一種相比于自抗擾控制器(ADRC)參數(shù)減少、控制效果并未受太大影響的更加線性化、帶寬化、易于在實(shí)際工程應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的線性自抗擾控制器(LADRC)方法,并設(shè)計(jì)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器進(jìn)行干擾補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)加載壓力的實(shí)時(shí)控制。選取恒值加載、正弦波加載、鋸齒波加載3種典型信號(hào),分別進(jìn)行空載及加載試驗(yàn),通過(guò)LADRC與比例-積分-微分(PID)控制效果進(jìn)行對(duì)比,試驗(yàn)結(jié)果表明,在LADRC控制下,電動(dòng)加載系統(tǒng)響應(yīng)速度快,控制精度高,抗干擾能力強(qiáng)。

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【部分圖文】：

圖1電動(dòng)加載控制系統(tǒng)試驗(yàn)裝置

電動(dòng)加載系統(tǒng)的試驗(yàn)裝置如圖1所示,主要由電動(dòng)加載系統(tǒng)、樣品臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)、電動(dòng)平移臺(tái)系統(tǒng)、基于工控機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)4部分組成。樣品臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)主要由伺服電機(jī)通過(guò)同步帶帶動(dòng)樣品臺(tái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。加載系統(tǒng)主要由伺服電機(jī)帶動(dòng)電動(dòng)缸運(yùn)動(dòng),電動(dòng)缸將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng),來(lái)實(shí)現(xiàn)摩擦壓頭對(duì)樣品....

圖2試驗(yàn)機(jī)加載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

由于電動(dòng)變載荷摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)加載系統(tǒng)為系統(tǒng)關(guān)鍵部分,存在更多的非線性,對(duì)此進(jìn)行建模分析,加載系統(tǒng)控制原理框圖如圖2所示。1.2.1交流伺服電機(jī)數(shù)學(xué)模型

圖3電機(jī)等效電路圖

電動(dòng)加載系統(tǒng)由伺服電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)滾柱絲杠運(yùn)動(dòng),滾柱絲杠將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng),所以系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)部分以伺服電機(jī)輸出軸的角度變化為輸入,以滾柱絲杠的直線運(yùn)動(dòng)為輸出。交流永磁同步伺服電機(jī)帶動(dòng)整個(gè)電動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行,如圖3所示,建立電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。電機(jī)的電壓平衡方程為

圖4二階線性自抗擾控制器結(jié)構(gòu)框圖

式中,kp、kd為控制規(guī)律參數(shù),r為給定值的輸入,y為系統(tǒng)輸出。線性控制律中參數(shù)kp、kd具有相對(duì)明確的物理意義,kp表示比例增益,kd表示微分增益,其整定方法可類比比例-微分(proportional-derivative,PD)控制器中的參數(shù)整定。線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器(lin....

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