伺服系统机械谐振抑制：基于卡尔曼滤波器的负载转矩反馈方法

"基于负载转矩反馈的机械谐振抑制方法 (2014年) - 毛仁超、沈安文 - 华中科技大学自动化学院 - 伺服系统 - 机械谐振 - 负载转矩反馈 - 卡尔曼滤波器 - 仿真验证" 伺服系统在现代工业自动化中扮演着重要角色，但机械谐振问题常常限制了其性能表现。本文主要探讨了如何通过负载转矩反馈来有效抑制伺服系统的机械谐振现象。首先，作者深入剖析了机械谐振产生的原理，指出由于伺服系统中柔性环节的存在，导致了机械结构的振动，这不仅影响系统精度，还可能导致设备损坏。 传统的解决办法之一是采用加速度反馈，这种方法可以通过等效增大电机惯量来减弱谐振。然而，本文提出了一种创新的策略，即基于卡尔曼滤波器的惯量比可调负载转矩反馈方法。卡尔曼滤波器是一种高效的估计工具，能够处理多变量系统的不确定性，它被用于设计负载转矩观测器，实时估计负载转矩的变化。 通过确定最优惯量比，可以计算出适当的负载转矩反馈系数。这个系数被应用到电流环给定中，使得系统能够根据负载的实际变化做出响应，从而更好地抑制谐振。为了验证该方法的有效性，作者运用MATLAB进行了仿真，结果显示，观测器的设计和负载转矩反馈显著改善了伺服系统的机械谐振抑制效果。 这一研究为伺服系统的优化提供了新的思路，特别是在处理由柔性环节引起的谐振问题上，具有重要的工程实践价值。通过负载转矩的精确反馈和卡尔曼滤波器的智能处理，有望提高伺服系统的稳定性和动态性能，进一步推动工业控制领域的技术进步。