一种消除伺服系统抖动的电磁装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101902176A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101902176A(43)申请公布日2010.12.01(21)申请号201010113083.7(22)申请日2010.02.24(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市白下区御道街29号(72)发明人叶红兵陈欣(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人许方(51)Int.Cl.H02N11/00(2006.01)H02K51/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种消除伺服系统抖动的电磁装置及方法(57)摘要本发明公开了一种消除伺服系统抖动的电磁装置及方法。本发明的电磁装置包括永磁体(4)、金属壳(5)、第一电磁铁(6)、第二电磁铁(7)、输出轴(8)、连杆(9)以及电源(10)；将所述电磁装置与位置测量传感器同轴安装，通过控制电磁装置中电源(10)的电压大小和方向，输出轴(8)给位置测量传感器施加一个与减速器输出轴转动方向相反的作用力，使减速器输出轴与位置测量传感器齿系的一侧一直处于啮合状态，两者成近似刚性连接；本发明可以改善减速器输出轴与位置测量传感器之间的啮合状态，消除伺服系统的抖动问题。CN109276ACN101902176A权利要求书1/1页1.一种消除伺服系统抖动的电磁装置，其特征在于：包括永磁体(4)、金属壳(5)、第一电磁铁(6)、第二电磁铁(7)、输出轴(8)、连杆(9)以及电源(10)；所述金属壳(5)为半圆环形，所述永磁体(4)设置于金属壳(5)内与金属壳(5)圆心相垂直处，永磁体(4)的一端与金属壳(5)固定连接，永磁体(4)的另一端依次连接连杆(9)、输出轴(8)，第一电磁铁(6)与第二电磁铁(7)的构造相同，分别设置于金属壳(5)的两端，所述两个电磁铁的同级互相连接，所述电源(10)用于向两个电磁铁供电。2.一种应用如权利要求1所述电磁装置的消除伺服系统抖动的方法，其特征在于：I、将所述电磁装置与位置测量传感器同轴安装，通过控制电磁装置中电源(10)的电压大小和方向，从而控制输出轴(8)给位置测量传感器施加一个与减速器输出轴转动方向相反的作用力，使减速器输出轴与位置测量传感器齿系的一侧一直处于啮合状态，两者成近似刚性连接；II、对所述与减速器输出轴转动方向相反的作用力的控制设置一个不灵敏区，当减速器输出轴的转速未超出不灵敏区时，反作用力方向与前一时刻保持不变；当减速器输出轴的转速超出不灵敏区时，通过控制电压的方向使该反作用力的方向与减速器输出轴转动方向相反。3.根据权利要求2所述的消除伺服系统抖动的方法，其特征在于：所述II步骤中不灵敏区的设置范围的大小与所述电磁装置的磁场力的大小成正比，从而保持减速器输出轴与位置测量传感器齿系的一侧一直处于啮合状态。2CN101902176A说明书1/4页一种消除伺服系统抖动的电磁装置及方法技术领域[0001]本发明涉及一种解决伺服系统的抖动的方法，属于伺服系统控制系统设计技术。背景技术[0002]随着电机理论、永磁材料、电力电子技术、控制理论和计算机技术的惊人发展，伺服系统的研究和应用，自20世纪70年代末以来，取得了举世瞩目的进展，已具备有宽调速范围、高稳速精度、快动态响应及四象限运行等良好的技术性能。伺服系统工作时，要求系统的输出能平稳、快速和准确地跟随输入指令的动作。新材料、新器件、新技术不断涌现，高、精、尖伺服系统的需求日益扩大，但抖动是伺服系统常见的问题，也是制约伺服系统向高精度和快速响应特性发展的瓶颈，因此消除伺服系统的抖动迫在眉睫。[0003]伺服系统间隙主要包括两个方面：1)电机与减速器输出轴之间的间隙，2)减速器输出轴与位置测量传感器之间的间隙。电机与减速器输出轴之间的间隙特性，导致电机正反转切换时，引起伺服系统产生相角滞后，齿系碰撞较强发出噪音，长期运行导致齿系形变，恶化系统特性并且降低使用寿命；一般情况下，位置测量传感器的阻尼很小，在减速器输出轴与位置测量传感器之间的间隙中浮动，从而控制量随之不断变化，导致伺服系统抖动。增加阻尼器与控制律设计是解决伺服系统抖动问题的两种主要方式。[0004]对于一般要求不高的伺服控制系统，频带比较窄，只要传动系统设计的刚度较大，结构谐振频率远大于闭环上限的频率，那么结构谐振问题并不突出。随着科学技术的发展，对控制系统的精度和响应快速性要求愈来愈高，这就必须提高控制系统的频带宽度，从而导致结构谐振频率逐渐接近控制系统的带宽，甚至可能落入带宽之中，使系统产生自激振荡而无法工作，或使结构损坏。因此引入了阻尼器，以增加伺服系统的刚度，提高结构谐振频率，削弱自激振荡对伺服系统的影响。当减速器输出轴带动位置测量传感器沿某方向转动时，它