齒輪傳動(dòng)伺服系統(tǒng)非線性摩擦補(bǔ)償控制研究.pdf

1、本研究來源于國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目----工業(yè)機(jī)器人高可靠精密濾波驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)用基礎(chǔ)研究。隨著工業(yè)機(jī)器人的快速發(fā)展，實(shí)際應(yīng)用中對減速器的可靠性和傳動(dòng)精度提出了更高的要求。柔性濾波驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是重慶大學(xué)王家序教授針對工業(yè)機(jī)器人使用性能和傳統(tǒng)減速器的突出問題，發(fā)明的一種高可靠、輕量化的精密少齒差減速機(jī)構(gòu)。精密機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比常見驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，摩擦和彈性變形等非線性因素對系統(tǒng)控制精度影響較大，大大影響著系統(tǒng)的傳動(dòng)性能。本文以齒輪傳動(dòng)伺服系統(tǒng)為研究對象，

2、重點(diǎn)考慮摩擦這一非線性因素對系統(tǒng)的影響，通過建立動(dòng)力學(xué)模型，提出控制方案并合理設(shè)計(jì)控制器，以補(bǔ)償非線性摩擦對系統(tǒng)的影響，進(jìn)而提高系統(tǒng)的傳動(dòng)控制性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①對幾種摩擦模型做了綜合性的概述，也對常見的摩擦補(bǔ)償方法進(jìn)行了介紹。對比幾種摩擦模型，得到了靜態(tài)摩擦模型和動(dòng)態(tài)摩擦模型各自的優(yōu)缺點(diǎn)。針對不同的機(jī)械系統(tǒng)，根據(jù)使用條件及靈敏度等各方面要求，確定出了選擇模型的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。摩擦模型的選用標(biāo)準(zhǔn)為后面的研究提供了理論基礎(chǔ)和

3、支撐。②在考慮摩擦的情況下，建立了系統(tǒng)的簡化動(dòng)力學(xué)模型，通過系統(tǒng)的速度—轉(zhuǎn)矩實(shí)驗(yàn)測得了系統(tǒng)的Stribeck曲線，對摩擦模型進(jìn)行離線參數(shù)辨識(shí)得到了LuGre摩擦模型的動(dòng)靜態(tài)參數(shù)；然后基于LuGre摩擦模型提出了前饋補(bǔ)償控制方案，根據(jù)力矩平衡原理設(shè)計(jì)摩擦前饋通道，并設(shè)計(jì)了控制器。利用Matlab仿真，得到系統(tǒng)在補(bǔ)償前和補(bǔ)償后的位置跟蹤和速度跟蹤。③針對齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中存在的非線性摩擦力，基于LuGre摩擦模型，提出了一種自適應(yīng)摩擦補(bǔ)償方法。