一种新的重复自适应摩擦补偿方法及其在高精度伺服系统中的应用

针对高精度转台直流力矩电机系统中存在的非线性动态摩擦及周期性波动力矩扰动,为提高转台位置的跟踪精度,提出了一种新的重复自适应摩擦补偿方法,将重复控制机制引入到基于自适应控制的摩擦补偿策略中.电机中摩擦模型采用摩擦参数非一致性变化的LuGre动态模型.该方法的控制律包含一个参数自适应律、等效PD控制律和一个重复控制律.其中,参数自适应律用来估计未知模型参数并予以补偿,而插入的重复控制器用来提高系统运动曲线的跟踪性能.Lyapunov方法证明该补偿方法保证了闭环系统全局稳定性和对期望位置信号的渐近跟踪.最后,通过对高精度伺服系统的仿真研究证明了该改进补偿方法的有效性.     

基于改进LuGre摩擦模型的机器人关节模糊自适应反步控制

为实现机器人关节在非线性摩擦和外界未知干扰力矩等因素影响下的精确和稳定控制,通过改进LuGre摩擦模型来描述系统的非线性摩擦特性,采用自适应算法进行摩擦补偿来逼近摩擦力的变化,并采用模糊神经网络逼近外界未知干扰力矩对系统的影响.引入正切障碍李雅普诺夫（Lyapunov）函数对输出信号进行约束,使误差被限制在给定范围之内.利用双曲正弦函数跟踪微分器解决了虚拟输入微分引起的“微分爆炸”和一阶滤波器精度差问题,将自适应控制方法与反步控制理论相结合,提出了一种带摩擦补偿的模糊自适应反步控制方法.利用Lyapunov判据证明了闭环系统的所有误差最终一致有界,并通过仿真得出本文所提出的控制方法相比于传统PID与神经网络动态面控制（Radial Basis Function Dynamic Surface Control,RBFDSC）,位置跟踪误差分别提高了近7.5%和3%;当LuGre模型参数变化时,自适应算法也可以精确对摩擦力进行跟踪补偿,从而验证了本文所提出的控制策略的有效性和鲁棒性.     

二自由度随动系统的自适应摩擦补偿

 为提高二自由度随动系统的跟踪精度,针对系统中存在的摩擦扰动问题,提出了一种基于LuGre模型的自适应摩擦补偿方法.该方法采用离线估计法对LuGre模型中未知参数进行估计,采用非线性观测器和自适应律估计LuGre摩擦模型中的不可测状态变量和易变未知参数.最后利用Lyapunov方法证明了整个闭环系统的渐进稳定性.仿真实验表明,该方法能有效补偿摩擦对二自由度随动系统低速性能的影响,从而提高跟踪精度.     

谐波驱动系统自适应神经网络动态面控制

针对谐波驱动系统动力学模型中存在的非线性摩擦、柔性变形和外界未知干扰力矩等因素的问题,为了提高系统的位置跟踪精度,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络的谐波驱动系统自适应动态面控制.采用LuGre摩擦模型描述系统的非线性摩擦特性,用RBF神经网络在线逼近摩擦参数变化和外界未知干扰力矩对系统的影响,并通过李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的所有误差最终一致有界.仿真结果表明:与普通动态面控制相比,本控制策略对摩擦参数变化和外界未知干扰力矩具有较强的鲁棒性,提高了系统的位置跟踪精度.     

基于LuGre模型的火炮伺服系统摩擦力矩自适应补偿

针对高精度火炮交流伺服系统中存在的非线性动态摩擦和电机力矩波动,为了提高火炮伺服系统的跟踪精度,提出了一种新的基于LuGre摩擦力矩模型的自适应补偿算法。该算法应用两个非线性观测器来估计摩擦模型中的未知状态变量,对系统参数进行自适应估计,采用Lyapunov方法证明了控制系统的全局渐进稳定性。该算法简单,适于实时控制。实验结果表明了该算法的合理性,火炮伺服系统的低速跟踪最大误差为50μrad,达到了指标要求。     

定位平台非线性摩擦的神经网络补偿

提出了一种基于BP神经网络的机械伺服系统非线性摩擦的补偿方法，根据方法设计出一种将经典的PD控制与神经网络控制相结合的控制器，该控制器既有PD控制的优点，又能神经网络逼近非线性函数的能力，较好地补偿了系统中的非线性摩擦和外部扰动，应用Lyapunov稳定性定理，证明了系统的稳定性，并得到系统跟踪差的边界值，采用刚毛摩擦动力学模型，对X－Y定位平台进行仿真和实验，结果表明该控制器能够补偿系统的非线性因素，保证了系统的稳定，减少了跟踪误差，该方案控制效果明显优于PD控制，可用于工业设备的控制中。     

飞行模拟转台伺服系统模糊滑模控制器设计

本文针对飞行模拟转台位置伺服系统中存在的非线性摩擦环节,设计了一种补偿摩擦的模糊滑模变结构控制器。在常规的滑模变结构控制中引入模糊控制,采用模糊推理来调节切换控制的幅度,实现了高精度的位置跟踪,提高了控制系统的鲁棒性。通过MATLAB仿真,结果表明该控制器有效地抑制了摩擦力矩的影响,使控制性能得到了极大的改善。     

基于预设性能转台伺服系统的参数估计和自适应控制

针对含参数未知和非线性摩擦动态的转台伺服系统,提出了一种基于预设性能函数的参数估计和自适应控制方法.利用一种连续的摩擦模型表示转台伺服系统的摩擦动态,引入高阶神经网络对其进行逼近.通过构造一种滤波辅助变量获取参数估计误差信息,并将估计误差信息作为参数自适应律的遗漏因子,保证估计值能够快速收敛到真实值.为了提高转台伺服系统的瞬态响应和稳态性能,利用预设性能函数将原始系统的跟踪误差转换为一个新的误差动态,在此基础上设计自适应控制器,实现对期望轨迹的精确跟踪.仿真结果验证了本文所提算法的有效性.      

交流位置伺服系统非线性摩擦补偿控制研究

针对交流位置伺服系统中具有摩擦非线性、参数不确定性以及外界扰动等问题,建立了基于LuGre理论的非线性摩擦模型伺服系统模型,并考虑了包括永磁同步电机、传动丝杠在内的非线性摩擦,提出了一个基于模型的摩擦补偿算法。仿真和试验结果表明,摩擦模型能有效描述交流位置伺服系统的非线性摩擦,摩擦补偿控制算法可以有效提高位置跟踪和速度跟踪的精确度。     

基于LuGre模型的摩擦力补偿的研究

针对直流伺服系统中非线性摩擦的影响,提出了一种基于LuGre模型的摩擦补偿。采用观测器对LuGre模型中不可测状态z进行估计,提出的自适应律能够很好的补偿摩擦对伺服系统低速性能的影响,并用Lyapunov方法验证了该自适应律能够保证系统的稳定性和对期望信号的渐进跟踪,最后用matlab对系统进行了仿真,证明了该方法的有效性。     

大型随动圆顶自抗扰控制方法研究

针对大型随动圆顶具有大转动惯量,且存在非线性摩擦的特点,根据自抗扰控制原理,设计圆顶随动系统控制器,提高系统的动态性能。介绍了圆顶随动系统的构成及简化模型;以及基于自抗扰控制器的圆顶随动系统设计方案,并给出了控制器参数整定方法。最后,进行了Simulink仿真和实验验证。实验结果表明,相对于传统的PID控制器,自抗扰控制器既可以保证系统在无超调的情况下快速响应,又能够抑制摩擦和死区等非线性因素对系统跟踪性能的影响,可以有效提高圆顶随动系统的动态性能。     

考虑水膜厚度影响的道面轮胎间动态摩擦模型

针对考虑水膜影响的现有摩擦模型无法利用现场测试数据修正并应用于动态摩擦过程分析,提出了道面-轮胎间动态摩擦模型.该模型以平均集总Lugre模型为基础,考虑了水膜厚度、飞机速度、胎压、道面表面构造幅度和滑移率等因素影响下通过实验和数值回归等手段获取参数,用于道面动态摩擦性能的评价预估.通过上海浦东国际机场的现场实测数据,修正模型物理意义明确,具有较高的预估精度,该模型利用现场实测数据获取参数,适用于实际道面安全管理.     

基于模拟退火布谷鸟算法的直流伺服系统静态摩擦参数辨识

针对非线性摩擦对直流伺服系统性能的影响,提出一种基于模拟退火布谷鸟算法提高摩擦参数辨识精度的方法。采用LuGre摩擦模型建立伺服系统静摩擦参数与力矩的关系表达式,并分析其稳态特性,以此构建参数辨识的目标函数。引入模拟退火中的Boltzmann选择机制,结合迭代全局最优值对布谷鸟算法发现概率的自适应性进行了增强,以改善算法的寻优效果,通过分析比较得知改进算法的时间复杂度与原算法一致。在相同摩擦参数设置下,改进布谷鸟算法的辨识精度优于传统方法,利用其辨识结果补偿伺服系统运行的非线性摩擦力矩,得到了良好的控制效果。实验结果表明,该方法可以使摩擦参数的辨识适应度值提高2~3个数量级,有效改善了系统的控制性能。     

基于多参数摩擦模型的游梁式抽油机机构动力学分析

 论述了多参数摩擦模型中各参数的物理意义及其取值;分析了指数+双曲正切摩擦模型中,Striebeck速度与双曲正切函数中参数k的关系;建立了基于该模型的游梁式抽油机非线性动力学分析模型,并采用数值迭代法求解,获得了驱动力矩和机械效率的变化规律。理论计算与实际现象相符,说明在机构动力学仿真中,指数+双曲正切这一多参数摩擦模型较之库仑摩擦模型能更精确地反映运动副耗散力的影响。     

低速摩擦伺服系统的近似有限时间稳定跟踪控制

针对系统状态不可测且存在不确定性的低速摩擦伺服系统,研究其有限时间稳定跟踪控制问题,提出一种具有动态主动补偿特性的非线性反馈控制方法,使低速摩擦伺服系统近似实现有限时间稳定跟踪。同时,为了解决跟踪系统部分状态未知及不确定性问题,设计了扩张状态观测器。仿真结果验证了该控制方法及扩张状态观测器的有效性。     

滚动轴承系统摩擦振动的非线性研究

针对滚动轴承摩擦振动系统,建立了在非线性摩擦力作用下的耦合动力学方程,并运用Runge-Kutta-Felhberg算法进行求解,着重分析了摩擦润滑和结构参数对滚动轴承系统运动特性的影响.研究表明,非线性摩擦力对滚动轴承的周期运动有明显的抑制作用,可以通过调整摩擦润滑主要参数来改善系统的动态稳定性,为滚动轴承的理论设计...