含有摩擦和間隙的機械系統(tǒng)建模與跟蹤控制研究.pdf

1、摩擦和間隙廣泛存在于機械系統(tǒng)中。摩擦是由兩個相對運動的表面接觸引起的，它是一種復(fù)雜的動態(tài)行為，特別是在低速運動區(qū)域，又會引起磁滯效應(yīng)。機械傳動系統(tǒng)中，又由于驅(qū)動單元（例如:電機）往往不和負載直接接觸，而中間采用齒輪或絲杠傳動這就出現(xiàn)了間隙。摩擦和間隙對系統(tǒng)性能的影響是互為重疊、同時存在的。在高精度控制系統(tǒng)中，如果控制器設(shè)計只考慮摩擦補償而忽略間隙影響，系統(tǒng)性能很難達到理想效果，反之亦然。然而，在當(dāng)前對高精度機械運動系統(tǒng)控制的研究中，很少

2、有文獻涉及到同時考慮摩擦和間隙的控制問題。
　　本文對于含有摩擦和間隙的機械運動系統(tǒng)，進行了建模與跟蹤控制研究，具體內(nèi)容如下:
　　第一，通過閱讀國內(nèi)外相關(guān)文獻，結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)理論研究現(xiàn)狀，分別對摩擦和間隙兩種硬非線性的建模與補償控制進行分析，提出了含有摩擦和間隙的機械系統(tǒng)研究目的。
　　第二，對實際的含有摩擦和間隙的機械系統(tǒng)進行數(shù)學(xué)建模，以SRV02-ET機械旋轉(zhuǎn)運動實驗平臺為研究對象，討論同時含有摩擦和間隙非線性特

3、性的補償與跟蹤控制方法。
　　第三，針對具有未知磁滯類間隙的非線性系統(tǒng)，提出一種魯棒自適應(yīng)控制算法，利用投影算子對參數(shù)進行估計，設(shè)計自適應(yīng)律，選取適當(dāng)?shù)睦钛牌罩Z夫函數(shù)證明系統(tǒng)的收斂性能并對系統(tǒng)進行仿真實驗。通過仿真結(jié)果驗證該方法的可行性。
　　第四，對含有摩擦和間隙的機械系統(tǒng)，其中摩擦部分采用與速度有關(guān)的滑動摩擦，間隙部分則采用一種連續(xù)的死區(qū)間隙模型，結(jié)合非線性觀測器，設(shè)計出自適應(yīng)控制器，利用勞斯穩(wěn)定性理論證明系統(tǒng)能夠漸近收

4、斂到穩(wěn)定狀態(tài)。通過實驗仿真驗證了系統(tǒng)具有良好的跟蹤性能。
　　第五，基于LuGre摩擦模型與連續(xù)的死區(qū)間隙模型，結(jié)合反步自適應(yīng)算法，設(shè)計出魯棒自適應(yīng)控制器補償系統(tǒng)中的摩擦和間隙。采用雙觀測器估計LuGre摩擦模型的內(nèi)部摩擦變量，系統(tǒng)參數(shù)可以通過設(shè)計出的自適應(yīng)律來估計。利用李雅普諾夫穩(wěn)定性理論證明系統(tǒng)的有界性和收斂性。仿真結(jié)果驗證了所提出控制策略的有效性。
　　第六，總結(jié)提到的含有摩擦和間隙的機械系統(tǒng)控制方法，分析不同控制策略