含摩擦伺服系統(tǒng)的建模與控制研究.pdf

1、隨著伺服系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，高精度伺服系統(tǒng)控制成為了當(dāng)前運動控制領(lǐng)域研究的一個熱點問題；某型雷達(dá)高精度角跟蹤伺服系統(tǒng)正可以描述為一類含摩擦環(huán)節(jié)的伺服系統(tǒng)。摩擦作為伺服系統(tǒng)包含的一種重要的非線性因素，對提高伺服系統(tǒng)控制精度具有極大的消極影響。同時摩擦環(huán)節(jié)的具有非線性特質(zhì)也給伺服系統(tǒng)建模、辨識和控制帶來了很多困難。本文基于某型雷達(dá)高精度角跟蹤伺服系統(tǒng)的控制要求，研究了一類含有摩擦環(huán)節(jié)伺服系統(tǒng)的建模、辨識、摩擦補償和抗輸入飽和控制的問題。

2、　　 第一部分為含摩擦環(huán)節(jié)伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模與參數(shù)辨識。首先，通過分析系統(tǒng)各部分的物理特性得到了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，其次，采用兩步參數(shù)辨識方法進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)辨識。第一步通過測量Stribeck曲線并利用遺傳算法得到了LuGre摩擦模型的靜態(tài)參數(shù)部分，第二步根據(jù)低速情況下的摩擦模型特點將系統(tǒng)模型簡化為二階系統(tǒng)，基于系統(tǒng)辨識理論，利用輸入輸出數(shù)據(jù)得到了LuGre模型動態(tài)參數(shù)和伺服系統(tǒng)參數(shù)，進(jìn)而完成了系統(tǒng)模型的參數(shù)辨識；再次，對所采用的參數(shù)辨識方

3、法進(jìn)行了數(shù)字仿真，仿真結(jié)果表明了兩步參數(shù)辨識方法是有效的。
　　 第二部分為系統(tǒng)分析與控制器設(shè)計。首先，分析了摩擦導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)低速爬行和極限環(huán)振蕩的原因，證明了采用PID控制難以實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定控制；其次，設(shè)計了前饋PID固定摩擦補償控制算法；接著，提出了一種修正的LuGre摩擦模型，克服了傳統(tǒng)LuGre模型的鬃毛觀測器在離散化后會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定的缺點，并根據(jù)該模型設(shè)計反步自適應(yīng)摩擦補償控制算法；再次，在考慮系統(tǒng)輸入飽和的情況下，