基于输入整形的双惯量伺服系统低频机械谐振及抖动抑制仿真研究：探究机械谐振和抖动抑制机制

简介：
本文旨在通过输入整形技术探讨并模拟双惯量伺服系统的低频机械谐振与抖动问题，深入分析其抑制机制，为提高系统性能提供理论支持。 基于输入整形的双惯量伺服系统低频机械谐振抑制仿真研究 本段落通过Matlab R2018a Simulink搭建了一个用于模拟并分析基于输入整形技术在双惯量伺服控制系统中降低末端抖动（即低频机械谐振）影响的效果的模型。 ### 模型简介 该仿真模型采用传递函数形式构建，主要组件包括：输入整形器、位置环控制器、速度环控制器、低通滤波器以及一个代表双惯量系统的谐振模型。通过这些元素组合，可以实现对伺服系统在高速定位过程中的机械间隙和柔性影响所导致的末端抖动现象的有效抑制。 ### 算法简介 实践中，由于传动环节中存在的机械间隙与柔性的特性，在伺服电机进行快速运动时负载端会出现残余振动（即低频谐振），这不仅延长了系统的响应时间，也对整个控制性能造成了负面影响。因此如何有效抑制这种谐振成为伺服控制系统算法设计中的关键问题之一。 为了更好地理解和验证输入整形技术在机械谐振消除方面的应用效果，本仿真中采用了三种不同的输入整形器方案进行对比研究。这些方法易于理论分析和实验测试，并且能够方便地调整参数来适应不同频率范围内的谐振抑制需求。 ### 仿真结果 1. 使用第一种输入整形器时，在模拟的低频机械谐振条件下，末端抖动得到了显著改善（见图示）。 2. 当应用第二种整形方法后，观察到在相同的测试场景下对残余振动有更进一步的减缓作用（如第二张图表所示）。 3. 第三种输入整形器同样针对特定频率下的低频机械谐振进行了优化设计，并且从实验数据中可以看到其对于抑制末端抖动具有良好的效果。