35、伺服电机数字孪生与镍钛诺棒在康复设备中的应用研究

伺服电机数字孪生与镍钛诺棒在康复设备中的应用研究

伺服电机系统数字孪生

在伺服电机系统的研究中，对其在不同频率和振幅下的行为进行了观察和评估。在最初的几秒内，由于静摩擦力的存在，电机无法启动运动。所识别的传递函数（TF）是系统的线性模型，它不包含静摩擦力给实际系统带来的非线性特征。因此，在系统模型中引入了具有静摩擦效应的库仑摩擦模型。

为了生成伺服电机系统的数字孪生（DT），对伺服驱动器的嵌入式控制器进行了研究。首先，伺服驱动器的软件会自动调整位置和速度控制回路的参数。在伺服电机系统的仿真模型中，使用了与伺服驱动器中相同的控制回路和参数，从而生成了包含所有控制回路的整个伺服驱动器的数字孪生。在位置和速度回路中分别采用了比例（P）控制器和比例积分（PI）控制器。

为了验证数字孪生的准确性，向数字孪生和实际伺服电机系统提供了相同的随机输入。通过实验研究，比较了实际系统和数字孪生的响应。从结果可以看出，实际伺服电机系统的数字孪生产生的结果与实际系统相似。通过两个性能指标，即平均绝对误差（MAE）和决定系数（R²）对数字孪生的性能进行了定量评估，具体数据如下表所示：

输入信号	MAE	R²
4sin (t)	0.3002°	1
7sin (5t)	0.3624°	1