機械運動系統(tǒng)的摩擦建模及補償控制研究.pdf

1、摩擦廣泛地存在于機電伺服系統(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，它會導致跟蹤誤差、極限環(huán)和粘滑運動等。因此，在控制器設計時，必須考慮摩擦的影響。對摩擦的研究已經有幾十年的歷史，但由于摩擦現象具有復雜性，在理論和實踐方面，都存在著迫切需要解決的問題。
　　 伴隨著摩擦模型的發(fā)展，摩擦補償取得了一系列成果，并促使基于摩擦模型的補償策略漸成主流。摩擦模型的參數都具有慢變不確定性特點，為了很好的處理這類問

2、題，以自適應控制為基礎，結合其他控制策略優(yōu)點，產生了一系列組合控制器，比如魯棒自適應控制、滑模自適應控制、自適應神經網絡控制、模糊自適應等。
　　 本文主要工作是研究摩擦對控制系統(tǒng)的影響以及如何減小甚至消除摩擦帶來的負面影響。論文的主要內容如下：
　　 首先，通過閱讀文獻，總結了摩擦模型的研究和應用現狀。摩擦模型分為靜態(tài)模型和動態(tài)模型。在眾多的工程應用領域，經典的靜態(tài)模型因簡單實用仍被廣泛的應用，在高精度的運動控制領域，

3、動態(tài)模型得到了很大的發(fā)展，比如高精度數控機床、機器人關節(jié)控制和微機電裝備單元。
　　 其次，以典型的機械運動系統(tǒng)SRV-02旋轉運動平臺為研究對象，建立其非線性模型。通過分析模型的特點，將其分為線性化部分和非線性化部分，對Stribeck摩擦模型進行了參數辨識，并采用PID前饋補償策略對辨識結果進行驗證。
　　 最后，結合非線性PI控制器和自適應控制器的優(yōu)點設計了非線性PI自適應控制器。非線性PI控制器具有較強的魯棒性，

4、自適應控制器能很好處理參數不確定性系統(tǒng)，采用兩種方法相結合的控制策略，明顯地提高了控制效果，增強了系統(tǒng)的魯棒性?？刂破鞯臐u進穩(wěn)定性由Lyapunov理論證明。通過Matlab進行仿真并在SRV-02平臺上進行實驗研究，仿真和實驗結果表明控制策略的有效性。此設計思想的關鍵在于參數的非線性化，具有很強的推廣性。在本文的設計中，雖然采用了Stribeck模型進行設計，但是此設計方法可以推廣到動態(tài)模型的自適應控制和其他系統(tǒng)的自適應控制中，具有較