多源干扰下谐波齿轮传动强抗扰控制

作     者：夏鹏飞 李文硕 朱玉凯 

作者机构：北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院 北京航空航天大学杭州创新研究院 北京航空航天大学宇航学院 

出 版 物：《控制理论与应用》 (Control Theory & Applications)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金项目(62373033,4232048,61627810,61633003,61803282) 国家重点研发计划(2022YFB4701301) 

主　　题：谐波齿轮传动 多源干扰 干扰观测器 扩张状态观测器 迟滞 

摘      要：谐波齿轮传动系统能调节转速和扭矩,但因具有传动误差、挠性刚度、摩擦和迟滞等多源干扰,理想地将其等效为比例环节,难以在精密运动控制中达到期望精度.针对多源干扰下谐波齿轮传动系统精细角位置控制问题,设计了一种将干扰观测器(Disturbance observer,DO)和扩张状态观测器(Extended state observer,ESO)相结合的强抗扰控制(Enhanced anti-disturbance control,EADC)策略,其中DO用于估计已知部分动态特性的迟滞干扰,ESO用于估计除迟滞之外的总扰动.通过“前馈+反馈的复合控制结构实现了多源干扰的同时补偿和抑制,从而保证谐波齿轮传动系统精度.本文分析了DO和ESO的收敛性、闭环系统的稳定性,对比了摩擦前馈补偿控制、自抗扰控制、基于干扰观测器控制和EADC方法的跟随和抗扰性能,数值仿真结果表明EADC优于其他三种控制,验证了算法的有效性.