基于摩擦模糊建模与补偿的机器人低速控制

针对摩擦引起机器人低速时运动性能恶化、作业精确度变差的问题,提出考虑负载力矩影响的摩擦模糊建模方法及模糊自适应鲁棒控制策略。通过摩擦测量实验,提取关节摩擦随负载力矩变化的特征,并提出一种扩展摩擦模型以描述关节摩擦特性。为克服固定补偿难以处理摩擦不确定性的弱点,引入模糊逻辑系统逼近摩擦现象,并实现模型的线性化以设计自适应学习机制。在此基础上,设计模糊自适应鲁棒控制算法,该算法采用前馈的方式补偿关节摩擦的影响,自适应项实现参数的在线调整,并根据系统中不确定性的界,设计鲁棒控制项以保证系统的鲁棒性。对比实验结果表明,所提出的摩擦模型与控制算法使关节最大跟踪误差可控制在0.005°以内,与未考虑负载力矩影响的控制器相比,平均跟踪误差和最大跟踪误差分别降低了25%、14.55%。

基于Stribeck模型的摩擦补偿控制设计

根据某种望远镜低速性能的要求,分析了Stribeck摩擦模型,并利用模糊控制原理实现了对补偿函数参数的整定。针对该望远镜模型,仿真验证了摩擦对控制精度的影响,并且对其进行补偿,在引导值为=0.1t°/s时,跟踪误差在0.0012°,误差在1.2%,并以0.429°t/s作为位置引导值在望远镜系统上实验,误差控制在2%以内;仿真和实验结果表明,该种摩擦补偿方法能很好的改善望远镜的低速跟踪性能。

Stribeck模型模糊整定及其在转台控制中的应用

为了实现飞行仿真转台中框阀控马达机构的高精度低速伺服,提出了模糊整定Stribeck摩擦模型状态参数的等效控制电压超前补偿和PID(Proportion Integral Differential)相结合的控制策略.为了规避常规摩擦前向补偿对系统模型及参数的依赖性,提出利用转台中框本身的控制环节直接测定用于摩擦超前补偿的Stribeck电压模型参数;针对系统超低速伺服时速度信号难以检测的特点,设计了模糊整定系统用于改进模型运行状态参数的整定;将设计好的控制器用于中框低速伺服.实验结果表明,系统响应以三角波表示的正反向最小稳定速度为0.000006(°)/s时,跟踪误差在95%时间在0.0002°内,并对其他形式信号也有很高的动态跟踪精度.

气缸低速运动摩擦力模型的研究

对气缸摩擦力进行了全面和深入的分析,通过仿真模拟和实验拟合,提出了符合气缸低速运动摩擦特性的模型———指数函数模型。结果表明,采用该摩擦力模型,气缸运动的仿真模型精度更高,能够更好地描述气缸低速运动过程,对于气缸优化设计和气缸正常使用具有参考价值。

船舶三轴转台建模与非线性分析

为研究船舶三轴转台的低速性能,本文对船舶三轴转台系统进行了建模仿真和非线性分析。相比飞行转台,船舶转台对低速性能的要求更高。本文对船舶转台的执行机构,直流力矩电机进行了理想建模分析,并结合船舶转台低速环境特点,对系统进行了非线性分析得出摩擦力矩是影响转台低速性能最主要的因素。本文对工程实用的Stribeck摩擦力矩模型进行了线性化处理,线性化处理的摩擦模型能够良好的反应摩擦力变化趋势。将线性化摩擦模型代入理想模型进行仿真分析,仿真结果良好,证明了摩擦力矩确实是影响转台系统低速性能的主要因素。该线性化模型具有较好的工程使用性。

基于修正Stribeck模型的摩擦补偿策略

针对传统Stribeck摩擦过补偿导致出现过零点处速度波动大、跟踪误差较大的问题,提出一种修正Stribeck模型。采用位置微分信号滤波后作为模型速度输入,在零速范围内引入修正因子,修正补偿值,削弱过补偿效果,加快系统低速换向时的速度响应,从而减小系统过零点速度波动及位置跟踪误差。在自主开发的单轴控制系统上对所提出的模型进行研究与验证,实验结果表明,采用修正Stribeck模型补偿后,系统低速换向时的速度波动及跟踪误差减小。

滑模控制在低速摩擦伺服系统中的应用

将滑模控制应用到低速摩擦伺服系统中。仿真实验的结果表明,采用滑模控制的低速摩擦伺服系统不仅能达到高精度追踪,而且鲁棒性好,其控制效果明显优于传统的PID控制方法。

低速摩擦伺服系统的滑模变结构控制研究

针对低速摩擦伺服系统,提出采用指数趋近率的滑模控制方法,以保证运动点在有限时间到达平衡点,缩短了趋近时间。并且通过引入饱和函数以削弱抖振。最后运用Matlab/Simulink软件平台仿真,验证了该方法具有良好的跟踪特性和较强的鲁棒性。

一种抑制反作用轮低速摩擦对卫星姿态扰动的方法

在现代卫星的姿态控制系统中,反作用轮得到了广泛应用。但是当反作用轮的转速过零时,摩擦力矩会对卫星的姿态产生较大影响。本文采用基于特征模型的黄金分割自适应控制方法,建立了包括反作用轮在内的卫星系统的特征模型,并由此设计了控制律。仿真结果表明,该方法可以有效抑制反作用轮低速摩擦对卫星姿态的扰动,从而可以提高卫星姿态控制精度。

考虑非线性摩擦转矩的液压马达低速性能仿真

基于 MATLAB的 Simulink集成建模与仿真环境 ,建立了摩擦转矩非线性的数学模型和仿真模型 ,并基于该模型 ,建立了考虑摩擦转矩非线性的液压马达性能仿真模型 .以 QXBS-E5 0型轴向柱塞液压马达为实例 ,分析了摩擦转矩非线性以及液压马达各参数对液压马达低速性能的影响 ,由此 。

基于简化摩擦力模型的象限误差位置环预补偿方法

为了减小多轴铣削过程中由于速度反向时的非线性摩擦而引起的象限误差,提出了一种基于位置环的摩擦力预补偿方法。该方法首先建立具有速度和加速度信息的预滑移+Stribeck简化摩擦力模型;然后,将其嵌入数控系统中,根据数控插补指令和简化模型实时计算补偿值叠加到位置指令上;最后通过依次调整两个补偿参数,实现速度反向时的非线性摩擦力预补偿。实验表明,该方法能够将象限误差从15μm减小到2μm,且对较大范围内的加工速度具有较强的适应性,同时能够显著减小非线性摩擦造成的机械系统冲击。

气缸运动控制系统的设计与研究

针对气缸低速运动会产生非线性摩擦力及干扰因素灵敏度较高等问题,建立了运动控制系统数学模型,并采用基于自适应神经网络补偿的PD控制算法进行位置跟踪控制。在传统直流伺服控制系统数学模型的基础上加入了气缸低速摩擦力数学模型并进行控制,能有效地抑制气缸摩擦力引起的爬行现象,保证气缸运动的平稳性。同时,采用径向基函数神经网络逼近不确定非线性函数,结合常规的PD控制算法设计控制器,实现高精度的气缸系统的跟踪控制。Matlab仿真结果表明:所建立的数学模型及采用的控制算法能有效地实现气缸控制系统的位置跟踪。

模糊推理在光电跟踪设备摩擦补偿中的应用

利用模糊推理对基于Stribeck摩擦补偿模型的参数进行在线辨识,使摩擦补偿量在数值上无限逼近真实的摩擦干扰;通过建立伺服系统摩擦补偿模型,仿真验证了该补偿方法的有效性,并进一步在高精度光电跟踪平台上比较分析了有、无摩擦补偿的跟踪误差曲线,验证了摩擦补偿效果,实验表明该方法使过零波形畸变基本消失,跟踪误差降低为原来的20%,显著提高了低速跟踪性能。

北斗导航终端测试转台的非线性建模

对实验室专用北斗导航终端测试转台进行了建模仿真。首先对转台进行了理想建模,分析了转台非线性,得出摩擦力矩是影响转台低速性能的主要因素;再采用工程实用的Stribeck模型对摩擦力矩进行线性化处理。将线性化摩擦模型代入理想模型进行仿真。结果表明摩擦力矩确实严重影响转台低速性能。

斜盘式轴向柱塞液压马达低速稳定性仿真

建立了斜盘式轴向柱塞液压马达系统摩擦扭矩非线性的数学模型,采用计算机仿真的手段,研究了摩擦扭矩、漏泄系数、油液压缩率等因素对液压马达的低速稳定性的影响,获得了液压马达低速时瞬时角排量的脉动率变化规律,由此,为改善油马达的低速稳定性对管理者应采取什么样的措施提出了建议.

一种惯导测试转台摩擦力模型及其参数辨识方法

针对转台运动系统中存在的摩擦力环节及其特性提出了一种静态摩擦力模型及其参数辨识方法,该模型克服了库伦摩擦模型的不连续性,并利用该模型对摩擦力在转台伺服系统中的影响,进行了仿真分析及试验对比。结果表明,该摩擦力模型可充分描述摩擦力对转台伺服系统运动性能的影响,为进一步提高系统的运动性能提供了一个研究基础。