东方马达电动缸的测试系统设计及测试

东方马达电动缸具有控制性能优越、安装调试方便、维护简单等优点,近年来开始应用于军事、工业、YL、试验、动感娱乐等行业。目前国内生产东方马达电动缸的企业一般都处于国外购买零部件、国内组装的阶段,对东方马达电动缸的理论研究还不够深入。在总结东方马达电动缸、电机、光电编码器等相关知识的基础上,设计并实现了东方马达电动缸整机测试系统。该系统以PLC为控制ZX,使用脉冲控制方式,通过电机驱动器控制东方马达电动缸;以触摸屏作为人机交互界面,制作了系统操作软件;采用双通道设计,充分发挥PLC的控制性能,节省人力物力。该系统已经投入使用并产生效益。设计并实现了东方马达电动缸频率特性测试系统,完成了东方马达电动缸的数学模型辨识工作。以dSPACE系统为核心,设计并实现了东方马达电动缸频率特性测试系统;用M语言编写了多种试验测试信号产生程序,建立了SIMULINK模型,生成激励信号,经过DS1104的DA通道激励被测对象;使用AD通道采集响应信号,用ControlDesk软件保存输入输出数据,利用MATLAB进行数据处理,用相关分析法得到被测东方马达电动缸的频率特性,用Z小二乘法得到东方马达电动缸的差分方程模型。基于相关分析法的频率特性测试系统类似虚拟仪器,通用性较好。辨识结果表明,所得到的数学模型能较好地描述东方马达电动缸的动力学特性,可以为东方马达电动缸控制器的设计提供理论支撑。Z后,为了克服系统内部参数变化、外部工作环境以及负载的不确定性、非线性因素对系统性能造成的影响,实现高性能的位置伺服控制,设计了基于自抗扰控制器的东方马达电动缸位置伺服控制系统。

研究了自抗扰控制器的数学模型、工作原理和参数整定;利用跟踪微分器为参考输入安排过渡过程,得到光滑的输入信号及其微分信号;通过扩张状态观测器估计被控对象的状态,并且得到扰动估计;Z后按照非线性误差反馈律设计非线性控制器。仿真结果表明,基于自抗扰控制器的东方马达电动缸位置伺服控制系统动态响应快,没有超调,重复定位精度高,抗扰能力强。

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