基于输入整形技术抑制小摩擦系统残留振动

论文摘要

将采用滚动导轨、液体静压导轨、气浮导轨、空气静压导轨、磁悬浮导轨等小摩擦支撑的系统称为小摩擦系统。小摩擦系统在运动状态转换过程中,会产生残留振动,使控制系统变得不稳定,降低系统工作效率,影响系统精度。本文在不改变原有系统结构前提下,基于输入整形技术抑制小摩擦系统残留振动。首先阐述输入整形工作原理及设计方法。分析磁悬浮进给系统的工作原理,建立数学建模,根据传递函数设计零振动（ZV）、零振动和微分（ZVD）及极不灵敏（EI）整形器。运用SIMULINK仿真模块,构造磁悬浮进给系统的ZV、ZVD、EI控制仿真模型并进行仿真。仿真结果表明输入整形技术能有效地抑制磁悬浮进给系统的残留振动。本文以直线摆搭建小摩擦系统实验平台,设计控制方案,验证输入整形技术抑制小摩擦系统残留振动。在Windows下利用Visual C++6.0编制实验控制软件。用牛顿力学分析法建立直线摆数学模型,根据直线摆系统传递函数设计ZV、ZVD、EI整形器,并分别应用到直线摆运动控制中,以抑制点到点运动到达终点时残留振动,减少系统进入恒速段后的稳定时间。实验结果表明,在Bang-Bang运动方式下,采用输入整形技术既可以抑制直线摆点到点运动到达终点时残留振动,同时保证运动时间最优;与未整形时相比,又能减少系统进入恒速段后的稳定时间。通过实验,对整形器作用时间的改变幅度进行探讨。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 抑制残留振动的研究现状
• 1.3 输入整形技术
• 1.3.1 输入整形的基本原理
• 1.3.2 输入整形研究领域及应用
• 1.3.3 输入整形的设计
• 1.4 本论文的内容安排
• 第二章 抑制磁悬浮进给系统残留振动的建模与仿真
• 2.1 磁悬浮进给系统的建模
• 2.1.1 磁悬浮进给系统简介
• 2.1.2 磁悬浮进给系统的数学模型
• 2.2 输入整形抑制磁悬浮进给系统残留振动的仿真
• 2.2.1 不考虑阻尼时仿真
• 2.2.2 考虑阻尼时仿真
• 2.2.3 系统模型存在误差
• 2.3 本章小结
• 第三章 实验系统设计与实现
• 3.1 实验系统方案设计
• 3.2 实验系统介绍
• 3.3 实验软件设计与实现
• 3.3.1 实验软件的总体设计思路
• 3.3.2 运动控制器的配置
• 3.3.3 软件的实时控制
• 3.4 数据处理
• 3.5 本章小结
• 第四章 实验与结果分析
• 4.1 直线摆建模
• 4.2 系统点到点运动的实验
• 4.2.1 条件一实验
• 4.2.2 条件二实验
• 4.2.3 点到点运动的实验结果分析
• 4.3 系统恒速运动的实验
• 4.3.1 条件一实验
• 4.3.2 条件二实验
• 4.3.3 恒速运动的实验结果分析
• 4.4 改变整形器作用时间的探讨
• 4.4.1 改变整形器作用时间的实验
• 4.4.2 增大系统速度的实验
• 4.4.3 增大系统加速度的实验
• 4.4.4 实验结果分析
• 4.5 实验的问题分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文研究的主要内容和结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况