伺服電動缸的運行能耗測試與仿真研究.pdf

1、伺服電動缸是最常見的電動執(zhí)行元件，具有定位點數(shù)多、定位精度高、傳動效率高、節(jié)能省電等特點，在諸多領域得到廣泛應用。目前伺服電動缸的生產廠商或者使用者都會對其控制性能、運行特性及運行能耗進行考慮，進而影響到伺服電動缸的設計、優(yōu)化、選型及使用。采用機電一體化設計的伺服電動缸存在著結構復雜、零部件多、零部件耦合性強等特點，一方面會導致對其進行精確控制比較困難，另一方面會對其運行能耗分析與測試帶來困難。因此，對伺服電動缸的運動控制模型進行分析與

2、仿真研究、運行能耗分析與測試顯得十分有必要。
　　本文以日本SMC株式會社生產的LEFS25AB-500B-R16N型號的直線導軌式伺服電動缸為研究對象，其采用永磁同步電動機作為驅動電動機。本文的主要研究內容包括伺服電動缸仿真研究與伺服電動缸的運行能耗分析與測試。
　　對伺服電動缸進行仿真研究，首先，對采用矢量控制策略的永磁同步電動機的數(shù)學模型進行了分析；其次，對基于id=0矢量控制方式的永磁同步電動機位置伺服控制系統(tǒng)的三閉

3、環(huán)進行設計，電流環(huán)、速度環(huán)及位置環(huán)的調節(jié)器分別采用PI、PI、純比例控制及在速度環(huán)與電流環(huán)前均增加位置前饋補償控制，以解決永磁同步電動機位置伺服控制系統(tǒng)采用傳統(tǒng)PID控制時存在著位置跟蹤滯后、響應速度慢、超調量大等現(xiàn)象以致其往往不能滿足高跟蹤精度與高跟蹤速度的要求的問題；再次，把伺服電動缸的機械傳動部分等效為一個主要考慮其剛度、阻尼、慣量與延時效應的模型，推導出其數(shù)學模型及傳遞函數(shù)；最后，結合永磁同步電動機位置伺服控制系統(tǒng)的數(shù)學模型與機

4、械傳動部分的數(shù)學模型，推導出伺服電動缸的數(shù)學模型，并對伺服電動缸的數(shù)學模型進行了MATLAB/Simulink仿真。
　　對于伺服電動缸的運行能耗測試的研究，首先，根據伺服電動缸的運行機理，分析了伺服電動缸運行能耗的機理及組成，從理論上推導出伺服電動缸的運行能耗的數(shù)學模型；其次，根據伺服電動缸運行特性、試驗條件及試驗需求，設計并搭建了基于LabVIEW的伺服電動缸運行能耗試驗系統(tǒng)；再次，針對不同運行狀況下的伺服電動缸的運行能耗進行