二质量伺服系统的PID控制

二质量伺服系统是一种常见的复杂伺服系统，通常由电机驱动器和负载组成，电机和负载之间通过柔性联轴器或弹性联接连接。由于弹性联接的存在，系统中会出现弹性振荡和相位延迟问题，这给控制带来了挑战。PID控制是实现其稳定控制的基本方法之一，通常需要改进或结合其他策略来应对振荡特性。

---

1. 二质量伺服系统的基本模型

(1) 系统结构

• 电机部分：由电机转子和驱动器组成，惯性为 JmJ_mJm​，由控制输入驱动。
• 负载部分：由外部负载组成，惯性为 JlJ_lJl​。
• 弹性联接：连接电机和负载，具有弹性常数 KsK_sKs​ 和阻尼系数 BsB_sBs​。
• 主要变量：
  • θm\theta_mθm​：电机转子角度。
  • θl\theta_lθl​：负载角度。
  • TmT_mTm​：电机输出转矩。
  • TsT_sTs​：弹性联轴器的弹性力矩。

2. 二质量伺服系统的控制目标

• 消除弹性振荡：由于弹性联接的存在，系统容易在共振频率处出现振荡，控制器需有效抑制这些振荡。
• 精确跟踪目标：实现负载位置 θl\theta_lθl​ 的高精度跟踪。
• 快速动态响应：保证系统的快速响应，减少超调和响应时间。