機械運動系統(tǒng)的磁滯建模與補償控制研究.pdf

1、磁滯特性廣泛存在于機電伺服系統(tǒng)中，例如電動機與負載連接處的電機軸側，運動處于預滑動區(qū)存在靜摩擦力作用的情況，摩擦與間隙共同作用的情況以及壓電材料的磁滯特性等。由于磁滯特性是一種硬非線性特性(Hard non-linearity)，在微機械精密加工中，磁滯的存在嚴重影響了加工精度和系統(tǒng)性能，造成很大的誤差，嚴重時甚至會產生極限環(huán)，很大程度上影響加工精度。所以，在實際生產過程中需要對磁滯特性進行補償。然而，在不同的場合，磁滯又有多種不同的模

2、型表現形式，針對磁滯特性又有多種補償控制方法。因此，要對磁滯特性進行補償，結合系統(tǒng)和模型的特點，設計出控制器和參數自適應律來補償系統(tǒng)的磁滯特性是研究的關鍵。設計出控制器之后，再對于設計的控制器進行仿真和實驗驗證，如果得到良好的跟蹤性能和收斂性能，則說明達到了良好的補償效果。
　　 本文對于含有磁滯特性的機械運動系統(tǒng)，進行了磁滯建模與補償控制研究，完成了以下幾方面的工作:
　　 第一，總結和分析磁滯的研究現狀。對于磁滯的國

3、內國際研究現狀，結合磁滯與摩擦和間隙之間的關系，提出了磁滯補償的目的和意義。
　　 第二，對一些常見的磁滯進行建模，以SRV02-ET機械旋轉運動實驗平臺為研究對象，對系統(tǒng)進行數學建模，討論磁滯補償的方法。
　　 第三，針對間隙類磁滯模型，利用滑模自適應的控制方法，通過選取候選李雅普諾夫函數，設計出了自適應控制器以及自適應參數更新律，并證明了系統(tǒng)的收斂性能。通過對系統(tǒng)進行仿真和實驗，驗證了該控制器能滿足系統(tǒng)良好的穩(wěn)定性能

4、和跟蹤性能。
　　 第四，針對間隙類磁滯模型和參數不確定性及模型誤差、外部擾動等問題，采用神經網絡與反步自適應相結合的補償控制策略，通過選取候選李雅普諾夫函數來遞推得到最終的狀態(tài)反饋控制器和自適應律。對系統(tǒng)進行仿真和實驗驗證，所得到的曲線表明系統(tǒng)具有良好的性能，表明所設計的控制器滿足補償控制要求。
　　 第五，對于Prandtl-Ishlinskii磁滯模型，與第三的方法步驟類似，采用魯棒自適應的方法。首先選取李雅普諾夫