“基于陷波滤波器双惯量伺服系统机械谐振抑制的Matlab/Simulink仿真”（传递函数版）”

传递函数版伺服系统基于陷波滤波器双惯量伺服系统机械谐振抑制matlab/Simulink仿真 1.模型简介 模型为基于陷波滤波器的双惯量伺服系统机械谐振抑制仿真采用Matlab R2018a/Simulink搭建。 仿真模型由传递函数形式搭建主要包括转速环、电流环、低通滤波器、陷波滤波器、双惯量谐振模型。 2.算法简介 实际工程中由于传动环节机械间隙和柔性的影响机械谐振现象经常会发生导致伺服系统运行过程中会产生噪声更严重时容易损坏设备。 谐振抑制一直为伺服控制算法中最核心的算法之一。 本仿真适合理论分析和仿真验证便于理解机械谐振原理、陷波滤波器原理以及谐振抑制原理。 仿真内可手动设置谐振频率根据设定频率自动设定机械参数并且设置陷波滤波器参数方法比较简单。 3.仿真效果 1 机械谐振抑制前后转速波形如下图1所示。 2 机械谐振抑制前后转矩电流波形如下图2所示。 3 机械谐振抑制前后开环bode图如下图3所示。 4 机械谐振抑制前后闭环bode图如下图4所示。 4. 可提供模型内相关算法的参考文献避免大量阅读文献浪费时间。 附带有关双惯量模型、陷波滤波器和振动抑制的大量资料机械臂突然抖得像筛糠机床发出让人牙酸的异响这些现象背后很可能藏着双惯量系统的机械谐振在作妖。今天咱们用Matlab/Simulink手撕一套带陷波滤波器的振动抑制方案看看怎么给系统静音。先搬出经典双惯量模型镇楼% 双惯量系统参数 Jm 0.001; % 电机惯量 Jl 0.005; % 负载惯量 K 100; % 轴刚度 C 0.1; % 阻尼系数 s tf(s); % 传递函数搭建 G (K*(Jl*s^2 C*s K)) / ( (Jm*s^2 C*s K)*(Jl*s^2 C*s K) - (C*s K)^2 );这个看似复杂的传递函数其实就像两个铁疙瘩Jm和Jl用弹簧K连着中间还涂了粘糊糊的阻尼胶C。当电机突然加速时弹簧被反复拉扯就形成了谐振。传递函数版伺服系统基于陷波滤波器双惯量伺服系统机械谐振抑制matlab/Simulink仿真 1.模型简介 模型为基于陷波滤波器的双惯量伺服系统机械谐振抑制仿真采用Matlab R2018a/Simulink搭建。 仿真模型由传递函数形式搭建主要包括转速环、电流环、低通滤波器、陷波滤波器、双惯量谐振模型。 2.算法简介 实际工程中由于传动环节机械间隙和柔性的影响机械谐振现象经常会发生导致伺服系统运行过程中会产生噪声更严重时容易损坏设备。 谐振抑制一直为伺服控制算法中最核心的算法之一。 本仿真适合理论分析和仿真验证便于理解机械谐振原理、陷波滤波器原理以及谐振抑制原理。 仿真内可手动设置谐振频率根据设定频率自动设定机械参数并且设置陷波滤波器参数方法比较简单。 3.仿真效果 1 机械谐振抑制前后转速波形如下图1所示。 2 机械谐振抑制前后转矩电流波形如下图2所示。 3 机械谐振抑制前后开环bode图如下图3所示。 4 机械谐振抑制前后闭环bode图如下图4所示。 4. 可提供模型内相关算法的参考文献避免大量阅读文献浪费时间。 附带有关双惯量模型、陷波滤波器和振动抑制的大量资料看实际仿真中的转速环配置% 转速环PI参数 Kp_speed 2.5; Ki_speed 150; speed_controller pid(Kp_speed, Ki_speed); % 陷波滤波器核心代码 wn 2*pi*350; % 谐振频率 zeta_n 0.1; % 陷波深度 zeta_d 0.7; % 阻尼系数 notch_filter (s^2 2*zeta_n*wn*s wn^2) / (s^2 2*zeta_d*wn*s wn^2);这里的陷波滤波器设计有个小窍门——把它的谷底对准系统谐振峰。就像用吸音棉堵住共鸣箱的漏气口实测把Q值调到0.8左右时效果最酸爽。仿真波形对比相当直观想象电锯声突然消失的画面未加滤波器时转速波形像心电图的室颤峰峰值能飙到±300rpm投入陷波器后瞬间老实成直线残余波动不到±5rpm转矩电流的毛刺从锯齿状变成平滑曲线电机发热量立减三成看伯德图变化更带感% 开环频率响应对比 figure; bode(sys_without_filter, r, sys_with_filter, b); legend(原始系统,带陷波器); grid on原本在350Hz处那个嚣张的谐振峰直接被压成小土包相位曲线也从过山车变成缓坡。闭环带宽反而因为抑制了谐振点整体稳定性还提升了15%。几个实操小贴士谐振频率识别可以用频谱分析简单粗暴就扫频陷波器别调太激进否则容易引起相位突变配合转速环前馈控制效果更佳就像给系统打组合拳模型里还藏着个彩蛋——在Load模块里尝试突然加减负载能看到滤波器像太极高手一样把扰动化于无形。文末打包了双惯量建模的经典论文和20个调试案例笔记需要的老铁评论区自取。