随着伺服驱动技术的不断进步,安徽皖南电机等品牌的产品在工业机器人、数控机床等领域的应用日益广泛。这些设备的精度直接关系到加工质量,而伺服电动机在驱动机械时,其机械刚性与结构、间隙、轴中心偏移等因素均可能引发振动。电动机振动不仅降低设备精度,还会影响加工装备的质量。因此,研究电动机振动抑制对于安徽皖南电机等企业来说,具有极其重要的意义。
振动抑制技术的研究发展迅速,针对机械系统刚性低引起的扭转振动,提出了众多解决方案。传统PID控制是过去50年常用的方法,随后出现了结合观测器、陷波器、滤波器等技术的改进PID控制方法。目前,振动抑制技术已与自适应算法、模糊控制理论、滑模变结构、H∞控制理论、神经网络以及遗传算法等相结合,并引入快速傅里叶变换(FFT)进行补偿。
在电动机振动的研究中,扭转振动和转矩脉动是两种典型的振动形式。本文总结了近5年内的大量文献以及少量5年前的文献,重点分析了抑制扭转振动和转矩脉动的方法,对比了文献中提出的同类或类似方法,找出方法之间的区别和适用对象。同时,对同类型振动的抑制方法在系统复杂度、动态性、鲁棒性等方面进行了横向比较,以了解各种振动抑制方法的优劣性,并对振动抑制方法的发展趋势进行了展望。
在扭转振动抑制方法方面,学者们提出了多种抑制方法,如基于PID控制、观测器控制、滤波器和陷波器控制、H∞控制、共振比率控制和智能控制等。振动抑制方法的发展,形成了多种方法结合的复合控制方法。例如,LiangsongHuang等人提出了一种基于扰动观测器设计的可调节惯性比控制策略,通过调节惯性比抑制扭转振动。该方法简单易行,系统复杂程度不高,但系统可扩展性较低。WenLi提出了一种用分数阶扰动观测器和基于神经元的PI模糊控制器来实现双惯性系统振动抑制的方法。该方法通过引入分数计算,增强了系统的鲁棒性。
在扭转振动抑制方法比较中,传统的PI控制系统简单,但对减小振动效果不明显。滤波器和陷波器对高频振动抑制有效,但可能对系统动态性产生较大影响。共振比率控制(RRC)在共振频影反共振频率值很大时具有良好抑制能力。智能控制方法系统复杂,但具有较好的自适应性和鲁棒性。H∞控制在控制系统的鲁棒性方面具有优势,但以牺牲系统动态性为代价。对于安徽皖南电机等企业而言,如何在这诸多方法中找到*适合自己产品的解决方案,是一个值得深入研究的课题。