剛?cè)釓?fù)合傳動系統(tǒng)非線性補(bǔ)償控制研究.pdf

1、隨著工業(yè)機(jī)器人的快速發(fā)展，對減速器的傳動精度、可靠性和壽命等提出了更高的要求。針對傳統(tǒng)剛性減速器存在的問題，重慶大學(xué)王家序教授發(fā)明了精密濾波減速器。濾波減速器的核心思想是變形協(xié)調(diào)，用剛?cè)釓?fù)合齒輪副代替?zhèn)鹘y(tǒng)剛性齒輪副，大大提高了傳動性能。但是剛?cè)釓?fù)合傳動具有非線性強(qiáng)的特點(diǎn)，增加了建模和控制的難度。本文以剛?cè)釓?fù)合傳動為研究對象，針對系統(tǒng)中存在的柔性變形、遲滯效應(yīng)和非線性摩擦等因素，首先建立了剛?cè)釓?fù)合傳動的非線性動力學(xué)模型，然后針對該動力學(xué)模

2、型設(shè)計(jì)了非線性補(bǔ)償控制方法，最后通過離線數(shù)值仿真和半實(shí)物仿真驗(yàn)證了所提控制方法的有效性。論文的主要內(nèi)容如下：
　?、倩趧?cè)釓?fù)合傳動運(yùn)動學(xué)關(guān)系及拉格朗日能量方程，推導(dǎo)了適用于剛?cè)釓?fù)合傳動的動力學(xué)模型。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的摩擦模型不能很好的吻合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出了一種改進(jìn)粘性項(xiàng)的Stribeck摩擦模型?；趥鹘y(tǒng)的遲滯模型推導(dǎo)了一種適用于剛?cè)釓?fù)合傳動系統(tǒng)的遲滯模型，該模型能很好描述剛?cè)釓?fù)合傳動系統(tǒng)的遲滯特性且參數(shù)的辨識簡單。
　?、?/p>

3、提出了一種基于模型確定的非線性補(bǔ)償控制方法。針對確定的摩擦模型和遲滯模型分別設(shè)計(jì)了前饋補(bǔ)償項(xiàng)和遲滯逆模型補(bǔ)償項(xiàng)。并對系統(tǒng)的傳遞函數(shù)進(jìn)行了分析，利用根軌跡法分析了系統(tǒng)的閉環(huán)特性，證明了系統(tǒng)能在較寬的增益范圍保持穩(wěn)定。仿真結(jié)果表明文中所提的控制方法能有效提高剛?cè)釓?fù)合傳動系統(tǒng)的位置跟蹤精度。
　?、蹫檫M(jìn)一步改善系統(tǒng)的位置跟蹤精度，針對剛?cè)釓?fù)合傳動系統(tǒng)動力學(xué)模型存在柔性變形、摩擦參數(shù)不確定和外界擾動等非線性因素，提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適

4、應(yīng)的補(bǔ)償控制方法。利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近和補(bǔ)償模型中的不確定項(xiàng)。通過李亞普諾夫理論證明系統(tǒng)的所有誤差項(xiàng)有界。仿真結(jié)果表明該方法能進(jìn)一步提高了剛?cè)釓?fù)合傳動系統(tǒng)的位置跟蹤精度。
　　④為了檢驗(yàn)本文所提的剛?cè)釓?fù)合傳動系統(tǒng)非線性補(bǔ)償控制算法的實(shí)際控制效果，提出了一種基于LabVIEW和Simulink的剛?cè)釓?fù)合傳動控制半實(shí)物仿真方案，使用S函數(shù)實(shí)現(xiàn)LabVIEW和Simulink實(shí)時(shí)仿真，通過LabVIEW的SIT工具箱進(jìn)行LabVIEW