基于陷波滤波器的双惯量伺服系统机械谐振抑制Matlab Simulink仿真模型研究：算法原理...

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 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轴系扭振这玩意儿搞过伺服的朋友都懂电机转起来跟拖拉机似的嗡嗡响不知道的还以为设备要散架。这种高频震颤不光听着闹心严重了能把联轴器螺丝都震松。今天咱们拿双惯量模型开刀手把手教你用陷波滤波器给系统做个消音耳塞。先看双惯量模型怎么在Simulink里搭出来。这货本质上就是俩铁疙瘩惯量中间用弹簧连着数学上可以拆成三个传递函数串起来% 双惯量模型核心参数 Jm 0.002; % 电机惯量 Jl 0.005; % 负载惯量 K 80; % 轴刚度 C 0.1; % 阻尼系数 s tf(s); G (K*(Jl*s^2 C*s K)) / ( (Jm*s^2 C*s K)*(Jl*s^2 C*s K) - (C*s K)^2 );这个二阶系统在频域上会露出马脚——伯德图里那个尖峰就跟心电图异常似的妥妥的谐振点。这时候该陷波滤波器上场了它的任务就是在特定频率上挖个坑。搞滤波器的参数设置其实有窍门直接上代码更直观% 自动配置陷波滤波器 resonant_freq 350; % 实测谐振频率 wn resonant_freq * 2 * pi; damping_ratio 0.1; % 控制陷波深度 notch_tf tf([1 2*wn*damping_ratio wn^2], [1 2*wn wn^2]);注意这里的damping_ratio别设太大否则会把周边频率也削了。实际调试时得开着频谱仪慢慢调跟老中医把脉似的找到那个让系统气顺的平衡点。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 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仿真结果最说明问题。抑制前的转速波形像得了帕金森疯狂抖动加上陷波之后立马老实了。转矩电流波形变化更有意思——原本的高频毛刺被掐头去尾活像剃了个平头。开环伯德图里那个突兀的谐振峰被压下去后相位裕度至少能提升15度系统稳得一批。不过别以为加个滤波器就万事大吉实际调试时得防着参数漂移。曾经有个项目设备运行半小时后谐振频率漂了50Hz陷波器直接成摆设。后来加了频率自适应算法才搞定这又是另一个故事了。需要模型源码和详细参数的朋友可以留言我这还存着当年啃过的经典论文从谐振机理到滤波器设计一应俱全。搞控制这行当就是这样理论仿真只是门票真正的功夫都在调试现场那一把把掉落的头发里。