西安理工大学张彦平获国家专利权
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龙图腾网获悉西安理工大学申请的专利含齿隙双惯量伺服系统的齿隙振荡抑制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116015132B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-15发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310162722.6,技术领域涉及:H02P21/00;该发明授权含齿隙双惯量伺服系统的齿隙振荡抑制方法是由张彦平;尹忠刚;路畅;白聪设计研发完成,并于2023-02-24向国家知识产权局提交的专利申请。
本含齿隙双惯量伺服系统的齿隙振荡抑制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种含齿隙双惯量伺服系统的齿隙振荡抑制方法,具体按照以下步骤实施:步骤1:建立含齿隙双惯量伺服系统的数学模型;步骤2:建立齿隙的死区模型,构建电机侧与负载侧的位置角度差与轴转矩的输入输出关系;步骤3:在步骤1和步骤2的基础上设计连续非奇异终端滑模控制与时间最优控制相互切换的控制器;步骤4:根据步骤2建立的死区模型设计自适应齿隙补偿器。本发明一种含齿隙双惯量伺服系统的齿隙振荡抑制方法,通过设计伺服系统是否进入齿隙作为切换条件,在齿隙中采用时间最优控制,减小了齿隙振荡的产生;在齿隙外采用连续非奇异终端滑模控制,抑制齿隙振荡。
本发明授权含齿隙双惯量伺服系统的齿隙振荡抑制方法在权利要求书中公布了:1.含齿隙双惯量伺服系统的齿隙振荡抑制方法,其特征在于:具体包括如下步骤: 步骤1,建立含齿隙双惯量伺服系统的数学模型; 步骤2,建立齿隙的死区模型,构建电机侧与负载侧的位置角度差与轴转矩的输入输出关系; 步骤3,在步骤1和步骤2的基础上设计连续非奇异终端滑模控制与时间最优控制相互切换的控制器; 所述步骤3的具体过程为: 步骤3.1,建立连续非奇异终端滑模控制器; 所述步骤3.1的具体过程为: 速度误差和误差变化率如下公式(1)所示: (1) 其中,是速度误差,是位置环输出的速度指令; 设计非奇异快速终端滑模面如下公式(2)所示: (2); 其中,是非奇异快速终端滑模面,β0、γ0、1λ2和p1是非奇异快速终端滑模面的参数; 设计新型饱和函数趋近律如下公式(3)所示: (3) 其中,,k 10、k 20和φ0是新型饱和函数趋近律的参数;连续非奇异终端滑模控制律如下公式(4)所示: (4) 其中,是q轴定子电流指令; 步骤3.2,设计时间最优控制器; 所述步骤3.2的具体过程为: 设进入齿隙的时刻为t 0,离开齿隙的时刻为t f,设电机进入齿隙时位置为-2α,在加速阶段电机侧速度的微分如下公式(5)所示: (5); 其中,是最大转矩限制; 对公式(5)两端同时积分求出加速阶段电机侧速度表达式如下公式(6)所示: (6); 其中,是t 0时刻电机侧转速,t是时间; 对公式(6)两端同时积分求出加速阶段电机侧位置表达式如下公式(7)所示: (7); 在减速阶段,电机侧的速度微分、速度和位置表达式分别如下公式(8)~(10)所示: (8) (9) (10); 由于上升曲线和下降曲线在减速阶段和加速阶段之间的切换时刻相交,因此求得加速时间如下公式(11)所示: (11); 离开齿隙时间如下公式(12)所示: (12); 在加速阶段电机侧的电磁转矩是最大转矩限制,因此在加速阶段电机侧q轴定子电流指令如下公式(13)所示: (13); 在减速阶段电机侧的电磁转矩是负的最大转矩限制,因此在减速阶段电机侧q轴定子电流指令如下公式(14)所示: (14); 获得在齿隙中电机侧最优时间控制器输出的q轴定子电流指令如下公式(15)所示: (15) 步骤3.3,设计切换策略; 步骤4,根据步骤2建立的死区模型设计自适应齿隙补偿器。
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