類磁滯的摩擦間隙綜合建模及其補(bǔ)償控制研究.pdf

1、高速高精度加工是目前最重要的研究領(lǐng)域之一，其目的在于提高機(jī)械加工生產(chǎn)率及改善加工質(zhì)量．然而，高速高精度加工在實用之前也面臨著許多挑戰(zhàn)，最主要的問題就是運動過程中存在的非線性干擾，如智能材料的磁滯、接觸面間的摩擦以及連接件間的間隙等．傳統(tǒng)的控制方法和策略已經(jīng)很難有效地解決這類硬非線性現(xiàn)象所引起的運動誤差． 本文在綜合研讀了該類文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)研究了摩擦以及間隙的構(gòu)成原理，結(jié)合實際加工過程中的需要，設(shè)計了符合工況的實驗平臺系統(tǒng)，并

2、提出了綜合建立摩擦間隙類磁滯模型的理念，以統(tǒng)一控制過程的實現(xiàn)，達(dá)到加工系統(tǒng)的快速精度要求．本課題運用Matlab的Simulink以及RTW實時工具箱，通過理論研究推導(dǎo)、仿真以及實驗平臺驗證了該綜合模型的描述能力，最后提出了有效的運動補(bǔ)償控制策略。 在建立綜合模型過程中以Duhfm磁滯模型作為結(jié)構(gòu)參考，并推導(dǎo)了該模型在控制系統(tǒng)設(shè)計中的可行性。在此基礎(chǔ)上對LuGre摩擦模型以及間隙模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)變化，總結(jié)了Backlash like

3、間隙模型的類磁滯描述特性．本文重點對LuGre摩擦模型進(jìn)行了研究，并推導(dǎo)出了類磁滯的摩擦模型，該模型以近似的方法替代了LuGre模型中引入的虛擬變量，使得整體系統(tǒng)更為簡潔．同時通過與Dahl模型以及Maxwell模型的比較驗證了該模型的優(yōu)勢，與實驗結(jié)果的比較驗證了該模型的動力學(xué)描述能力．在分別建立了摩擦和問隙的類磁滯模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合實驗平臺系統(tǒng)，以統(tǒng)一作用環(huán)的方法綜合建立了含有摩擦間隙作用的物理模型，并在仿真實驗中對系統(tǒng)跟蹤特性進(jìn)行了