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力反馈装置控制及伺服频率分析
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2009-08-11
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本文研究力反馈装置的电机选取与力控制方法。通过分析力反馈系统特点，提出了电机最大电气时间常数指标与控制电机堵转转矩的方法。通过一维力反馈装置验证了该方法，并进行了虚拟墙的实验研究。
力反馈系统是以力为模拟对象的虚拟现实系统。力反馈系统在设计之初就必须考虑为了逼真再现所模拟的力模型而对电机选取和使用带来的特殊要求。首先，人手操纵力反馈装置时所施加的力通常会大于装置输出力，即电机负载大于或等于电机输出转矩，也就是说电机工作在堵转状态，且输出转矩需要根据力模型来调节。这就要求建立电机堵转状态下控制信号与输出转矩
的精确模型。然而，电机堵转常常被视为驱动系统的工作异常，电流过大将烧毁电机。
实现对电机堵转时输出转矩的控制并保证电机安全是实现力反馈的关键。其次，要达到比较好的触觉模拟效果，整个系统的伺服频率最好有1kHz 以上【1】。这就要求电机的输出转矩能在极短的伺服周期内迅速做出反应，即对电机电气时间常数的要求。
本文主要研究力反馈系统实现中的电机堵转转矩控制方法与电机电气时间常数对系统伺服频率的影响。
力反馈系统是以力为模拟对象的虚拟现实系统。力反馈系统在设计之初就必须考虑为了逼真再现所模拟的力模型而对电机选取和使用带来的特殊要求。首先，人手操纵力反馈装置时所施加的力通常会大于装置输出力，即电机负载大于或等于电机输出转矩，也就是说电机工作在堵转状态，且输出转矩需要根据力模型来调节。这就要求建立电机堵转状态下控制信号与输出转矩
的精确模型。然而，电机堵转常常被视为驱动系统的工作异常，电流过大将烧毁电机。
实现对电机堵转时输出转矩的控制并保证电机安全是实现力反馈的关键。其次，要达到比较好的触觉模拟效果，整个系统的伺服频率最好有1kHz 以上【1】。这就要求电机的输出转矩能在极短的伺服周期内迅速做出反应，即对电机电气时间常数的要求。
本文主要研究力反馈系统实现中的电机堵转转矩控制方法与电机电气时间常数对系统伺服频率的影响。
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