機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的摩擦建模及補(bǔ)償控制研究.pdf

1、摩擦廣泛地存在于機(jī)電伺服系統(tǒng)。摩擦具有非光滑非線性特性，是控制系統(tǒng)中影響控制精度的主要因素之一，它會(huì)導(dǎo)致跟蹤誤差、極限環(huán)和粘滑運(yùn)動(dòng)等。因此，在控制器設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮摩擦的影響。對(duì)摩擦的研究已經(jīng)有幾十年的歷史，但由于摩擦現(xiàn)象具有復(fù)雜性，在理論和實(shí)踐方面，都存在著迫切需要解決的問(wèn)題。
　　 伴隨著摩擦模型的發(fā)展，摩擦補(bǔ)償取得了一系列成果，并促使基于摩擦模型的補(bǔ)償策略漸成主流。摩擦模型的參數(shù)都具有慢變不確定性特點(diǎn)，為了很好的處理這類問(wèn)

2、題，以自適應(yīng)控制為基礎(chǔ)，結(jié)合其他控制策略優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)生了一系列組合控制器，比如魯棒自適應(yīng)控制、滑模自適應(yīng)控制、自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊自適應(yīng)等。
　　 本文主要工作是研究摩擦對(duì)控制系統(tǒng)的影響以及如何減小甚至消除摩擦帶來(lái)的負(fù)面影響。論文的主要內(nèi)容如下：
　　 首先，通過(guò)閱讀文獻(xiàn)，總結(jié)了摩擦模型的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀。摩擦模型分為靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型。在眾多的工程應(yīng)用領(lǐng)域，經(jīng)典的靜態(tài)模型因簡(jiǎn)單實(shí)用仍被廣泛的應(yīng)用，在高精度的運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域，

3、動(dòng)態(tài)模型得到了很大的發(fā)展，比如高精度數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人關(guān)節(jié)控制和微機(jī)電裝備單元。
　　 其次，以典型的機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)SRV-02旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)為研究對(duì)象，建立其非線性模型。通過(guò)分析模型的特點(diǎn)，將其分為線性化部分和非線性化部分，對(duì)Stribeck摩擦模型進(jìn)行了參數(shù)辨識(shí)，并采用PID前饋補(bǔ)償策略對(duì)辨識(shí)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。
　　 最后，結(jié)合非線性PI控制器和自適應(yīng)控制器的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)了非線性PI自適應(yīng)控制器。非線性PI控制器具有較強(qiáng)的魯棒性，

4、自適應(yīng)控制器能很好處理參數(shù)不確定性系統(tǒng)，采用兩種方法相結(jié)合的控制策略，明顯地提高了控制效果，增強(qiáng)了系統(tǒng)的魯棒性?？刂破鞯臐u進(jìn)穩(wěn)定性由Lyapunov理論證明。通過(guò)Matlab進(jìn)行仿真并在SRV-02平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明控制策略的有效性。此設(shè)計(jì)思想的關(guān)鍵在于參數(shù)的非線性化，具有很強(qiáng)的推廣性。在本文的設(shè)計(jì)中，雖然采用了Stribeck模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是此設(shè)計(jì)方法可以推廣到動(dòng)態(tài)模型的自適應(yīng)控制和其他系統(tǒng)的自適應(yīng)控制中，具有較