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1、基于混合灵敏度伺服系统防振控制ronggang导语：针对伺服系统防振控制问题在所建弹性臂数学模型根底上，引入H混合灵敏度设计方法。针对伺服系统防振控制问题在所建弹性臂数学模型根底上，引入H混合灵敏度设计方法。讨论各加权函数选取仿真结果说明，H混合灵敏度方法具有一定的上风它对于对象的不确定性有一定鲁捧性，同时也且有良好跟踪性、抗干扰性它不失为该领域富有潜力的、新的研究方向。关键词：弹性臂；混台是敏度；防振控制align=centerVibrationRestrainedControlofServoSystemBasedonMixedSensitivitySHENGChunyan，ZHANGJun
2、/alignSchoolofMechanicalandElectronicEngineeringandAutomation，ShanghaiUniversity，Shanghai20072，ChinaAbstract：Topreventvibrationinaservosystem，anapproachofHmixedsensitivitYbasedonthemodelofflexiblearmisintroduced，andweightedfunclionsarediscussedThisapproachhasadvantagesinrobustnessagainstuncertainty，
3、andabilitiesinpositiontrackinganddtsturbancerejection，thereforeprovidesapotentaresearchdirectioninthisdomainKeywords：flexiblearm；mixedsensitivitY；vibrationrestrainedcontro众所周知电机和负载之间的机械传动联结并非绝对刚体，在高速运行经过中，会激发未建模动态，产生所谓的溢出进而使整个机组发生谐振使传统PI控制在这种情况下很难获得令人满足效果怎样更好解决位置伺服系统中机械谐振问题就摆在我们眼前上述问题儿理论上可以归人弹性臂控制这一
4、活泼研究领域伴随着太空探究和制造业对轻型、高速、高性能机器需求的日益增长，弹性臂建模与控制的研究已越来越深化近年度来，众多学者开展了一些新的研究尝试，其中以H控制理论的应用较为引人注目它主要呈现两大分支，即利用H线性控制理论的思想和涉及H、非线性控制理论的方法前者以其便于实现而应用较广，但由于非线性未建模动态的存在使所建模够准确难免影响系统的胜能；后者那么要求能对系统的动态模型有深入的认识日前就怎样有效付之于理论而言仍需继续努力，但这无疑将是弹性臂控制领域中一个富有潜力的、新的研究方向。本文应用H混合灵敏度理论对位置伺服系统防振控制进展设计，探究一条新的研究途径。1系统模型本文以小型永磁式直流
5、力矩电机为研究对象，在未考虑弹性臂情况下，电枢回路电压平衡方程。电机轴转矩平衡方程由方程1、2得到图l的系统构造，即得名义模型当未建模动态被激发时，弹性臂的作用使负载轴上不即是电机轴上，2式变为负载轴转矩平衡方程：由方程1、4、5得到图2的构造：可得未建模动态被激发时对象模型上述方程中各字母含义及其详细数据见表1，其中Ksubc/subJsubL/sub在运行中会发生摄动变化显然，当未建模动态被激发后，会产生弹性臂环节，使系统增加两个弱阻尼点，这样造成系统开环频率特性有了明显的滞后，相角裕度也降低了，最终影响系统稳定性。具有加权函数的反应系统构造如图3所示，其中W为外部的输人；Y为系统输出信号
6、；e为误差信号;U为控制输入；KS为控制器,Z1;Z2;Z3分别是加权函数W1;W2;W3的评价信号.2混合灵敏度设计混合灵敏度问题可由图4表示，其中Y为控制器的输入,设计要其中SS。Ts分别称为灵敏度和互补灵敏度函数，WS分别称为灵敏度和互补灵敏度加权函数混台灵敏度设计既能抑制干扰对控制误差的影响，又能抑制对象模型不确定对系统的影响本文研究对象电机一方面在运行中会受到干扰，另一方面如前所述在高速运行时，产生弹性臂的未建模动态，这两方面的问题正是混合灵敏度设计所能解决的因此，在伺服系统控制中引人混台灵敏度方法是有必要的，也是有意义的.权值详细的选取是求解的关键灵敏度函数标志系统的抗干扰才能和跟
7、踪性能，灵敏度函数的奇异值越小，抗干扰与跟踪才能越强考虑到这些因素多出如今低频段，由|W1SSS|1可以使WS在低频段的增益尽可能大，而将其截止频率选在低频段同时鉴于对象本身吉有纯积分环节，这样使Ss有纯微分环节，不妨取众所周知，WS表示乘性摄动的范数界因此可利用式11由于Rs是输人到控制量的传函,ws可以限制u过大为使控制器不过于复杂，不妨取Ws=k在设计经过中要求在带宽与干扰抑制之问寻求一个折衷方法，本文中通过改变w1s、W2s来进展设计在仿真时，发现系统的截止频率会随着P的增加而进步，但随着的增加而降低而取值过大，不能得到令人满足的结果，甚至造成无解最后选择k1=003然后调节P、k，以
8、知足一定的带宽要求，最终取P=8O，k=0.13仿真由第一局部介绍数学模型得到如下两式对该模型采用文本所述H混合灵敏度的设计方法：同时，PI控制器K=0.08，K=01可以知足系统所需要求将以上两个控制器进展比拟图5表示在名义模型下的系统阶跃响应；图6表示在未建模动态被激发时并且K与J发生20摄动系统阶跃响直；图7表示在外扰M一049Nm下名义模型的响应；图8表示在外扰下同时未建模动态被激发时的响应,由图8知在名义模型时PI和H控制器都能知足较好的性能指标要求，但在未建模动态被激发时，采用Pl拧制器的系统会产生较大的振荡其鲁棒性变差而采用H控制器的系统仍能保持较好的结果4结论本文将H混合灵敏度设计引入伺服系统防振控制将奇异问题转化为H标准设计讨论各加权值选取仿真说明系统采用上述设计的控制器确实具有良好的跟踪性、鲁棒性与抗干扰性,混合灵敏度设计法不失为伺服系统防振控制中富有潜力的研究方向0