Компенсация влияния сухого трения на точность и устойчивость электромеханических систем с трособлочными передачами

Abstract

Рассматриваются электромеханические системы с трособлочными передачами, блоки в которых имеют малую массу и считаются безынерционными. У таких передач, как правило, один блок связан с электроприводом и служит приводным блоком для передачи усилий, а остальные подвижные и неподвижные передающие блоки являются пассивными. При этом во всех блоках действуют моменты сухого трения с заранее неизвестными значениями. Проводится анализ влияния сухого трения в блоках обоих типов на точность и устойчивость электромеханических систем. В результате математического описания с учетом принятых допущений установлено, что действие сухого трения в приводном блоке эквивалентно действию релейного β-звена с опережающей гистерезисной характеристикой. Влияние сухого трения в пассивных безынерционных блоках соответствует влиянию люфтов с отстающими гистерезисными характеристиками. Делается вывод об отрицательном влиянии сухого трения в блоках обоих типов на точность работы электромеханических систем и ухудшении их устойчивости в результате действия сухого трения в пассивных блоках. Разработаны алгоритмы управления, позволяющие уменьшить установленное отрицательное влияние сухого трения на динамику электромеханических систем. Первый адаптивный алгоритм способен ускорить начало движения электромеханической системы из состояния покоя с неопределенным моментом сухого трения, а также при смене направления вращения блоков за счет быстрого преодоления суммарного момента сухого трения. Второй робастный алгоритм реализует псевдолинейный закон коррекции фазочастотной характеристики системы и создает в ней постоянное частотно-независимое фазовое опережение требуемой величины.

The paper considers the electromechanical systems with cable-block transmissions. Their blocks have a small mass and are inertialess. In such transmissions, as a rule, one block is connected to the electric drive and serves as a drive block for transmitting forces, and the remaining movable and stationary transmitting blocks are passive. In this case, dry friction moments with previously unknown values act in all blocks. The author has carried out the analysis of the effect of dry friction in blocks of both types on the accuracy and stability of electromechanical systems. As a result of the mathematical description, taking into account the accepted assumptions, it is established that the effect of dry friction in the drive block is equivalent to the action of a relay β-link with a leading hysteresis characteristic. The effect of dry friction in passive inertialess blocks corresponds to the effect of backlashes with lagging hysteresis characteristics. A conclusion is made about the negative effect of dry friction in blocks of both types on the accuracy of electromechanical systems and the deterioration of their stability as a result of dry friction in passive blocks. The author developed the control algorithms that reduce the established negative effect of dry friction on the dynamics of electromechanical systems. The first adaptive algorithm is capable of accelerating the start of electromechanical system motion from a state of rest with an uncertain moment of dry friction, as well as when changing the direction of rotation of the blocks due to the rapid overcoming of the total moment of dry friction. The second robust algorithm implements a pseudo-linear law of correction of the phase-frequency characteristic of the system and creates a constant frequency-independent phase advance of the required value in it