采用加速度整形与力矩补偿的柔性连杆振动抑制方法

徐建明 万准生 董建伟 马益普

摘要： 针对负载柔性连杆在加速，减速和停止阶段会发生残余弹性振动的现象，研究一种滚珠丝杆驱动柔性连杆的振动抑制方法。采用频率激励法和最小二乘法辨识柔性连杆加速度固有谐振频率和电机滚珠丝杆驱动柔性连杆系统动力学模型参数：转动惯量和摩擦系数。在此基础上采用输入整形法规划加速度信号，降低规划的加速度信号中柔性连杆的固有谐振频率区域内信号幅值，以避免激励固有谐振。根据柔性连杆动力学模型估计连杆加速度信号，采用广义最小方差控制方法，设计柔性连杆振动抑制控制器输出谐振力矩补偿信号，以此来抑制运行过程中连杆弯曲变形产生的振动。最后在搭建的滚珠丝杆滑块驱动柔性连杆的实验平台上进行实验，实验结果验证了所研究方法的有效性。

关键词： 振动抑制; 柔性连杆; 加速度整形; 广义最小方差

中图分类号： TB535; TH113.1 文献标志码： A 文章编号： 1004-4523（2021）05-1027-09

DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2021.05.017

引 言

设备振动产生的原因多种多样，比如机械刚性较差;运行的频率高、速度快、加速时间短，运动方向改变时，产生惯性冲击。针对这些问题国内外学者提出许多方案，大致分为两个方面，一方面，从能量的角度考虑，重新规划跟踪轨迹，包含加速度，速度和位移的规划。用输入整形法规化输入信号长久以来是学者的研究重点，近年来得到很大的发展。例如在时域的情况下根据系统的脉冲响应，Singhose[1]，Mohamed等[2]提出了一种经典的脉冲整形法，通过设计脉冲信号与原信号进行卷积，使得脉冲激起的振动相互抵消达到零振动的目的。……