伺服系統(tǒng)摩擦與溫度變化干擾的建模及補償研究.pdf

1、伺服系統(tǒng)中存在非線性摩擦，而溫度變化不僅影響摩擦，同時還會導致熱變形誤差的產生，這些均對提高伺服系統(tǒng)的控制和定位精度有嚴重的影響。隨著伺服系統(tǒng)的應用越來越廣，對其精度要求也越來越高，減小甚至消除摩擦和溫度變化對伺服系統(tǒng)的影響，已成為實現(xiàn)高精度伺服系統(tǒng)所必須解決的關鍵問題。本文針對這一問題，通過理論分析和實驗分析相結合的方法，分別對體現(xiàn)溫度影響的摩擦以及絲杠軸向熱變形的建模和補償?shù)确矫嬲归_了深入研究。
　　 首先，完成了體現(xiàn)溫度影

2、響的摩擦模型的建模和辨識。采用一種基于穩(wěn)態(tài)誤差反推的方法分離并獲取伺服系統(tǒng)中存在的轉矩紋波和摩擦力矩；利用頻譜分析、最小二乘等方法辨識轉矩紋波，并通過運動控制器實現(xiàn)其補償；利用遺傳算法實現(xiàn)傳統(tǒng)LuGre模型動靜態(tài)參數(shù)的精確辨識；根據(jù)實驗修正傳統(tǒng)LuGre模型中的黏性摩擦，使其在高速階段也能精確反映伺服系統(tǒng)的摩擦；研究溫度變化對摩擦的影響，提出一種利用神經網絡對LuGre摩擦模型的靜態(tài)參數(shù)進行建模的方法，從而將溫度直接引入摩擦模型，建立了

3、一種體現(xiàn)溫度影響的摩擦模型。
　　 然后，基于該修正模型對伺服系統(tǒng)的摩擦補償策略展開了研究。一方面，采用前饋PD固定摩擦補償?shù)目刂品椒?，提高了伺服系統(tǒng)的控制精度；另一方面，針對伺服系統(tǒng)中摩擦模型的參數(shù)變化，以及不確定非線性建模誤差和其他擾動，提出了一種基于反演設計的自適應反演滑模的摩擦補償策略，給出了其補償控制器的設計方法，并證明了其漸進穩(wěn)定性，實驗證明該方法具有較強的適應性和魯棒性，有效改善了伺服系統(tǒng)的跟蹤精度。