摩擦模型的Simulink仿真

为了分析摩擦对伺服系统的影响和进行补偿,必须建立有效的仿真用摩擦模型。提出了一种基于Simulink的摩擦模型,该模型可封装为一个Simulink子系统,文中还对该模型在应用中出现的问题作了说明。将该模型用于伺服系统的滞-滑自振荡仿真研究,得到了与理论分析一致的结果。利用模型中的Fcn模块还可以将该模型进行拓展,扩大其应用范围。

伺服系统的摩擦补偿

为了补偿摩擦的影响,提出了一个有效的基于观测器的补偿方案。摩擦会引起跟踪误差、自振荡以及滞-滑现象。摩擦的补偿离不了摩擦模型,对流行的LuGre模型和钳位型摩擦模型进行了对比分析。指出摩擦是一种自然现象,不可能用从速度v到摩擦力F的简单的单方向的信号流关系来完全描述。从这个意义上来说,LuGre模型并不是真正的摩擦模型,因此基于LuGre模型的观测器补偿方案并不是总能奏效的。提出基于扰动观测器的补偿方案,并进行了分析。因为带摩擦的系统的典型特性是滞-滑爬行和滞-滑自振荡,所以摩擦补偿的效果也就应该从这些非线性特性上来进行考察。分析表明,这种基于扰动观测器的补偿对自振荡有很强的抑制作用,并可消除低速下的爬行现象。

基于LuGre模型的飞机助力器极限环振荡仿真研究

通过对控制阀采用非线性LuGre摩擦模型,建立了助力器反馈装置的动力学模型,进而得到助力器操纵系统的非线性模型。以某型飞机液压助力器为研究对象,进行了数值仿真计算,验证了在特定条件下助力器的极限环现象。分析了助力器主要的结构参数对极限环振荡的影响,仿真结果表明较小的控制阀阀口面积梯度,较小的反馈比对助力器抑制极限环振荡有较大作用。

应用于伺服系统的改进摩擦模型

针对在伺服系统的摩擦补偿研究中,目前广泛应用的摩擦模型存在不足,如Dahl模型对摩擦现象描述不完整,Lu Gre模型复杂、参数过多、实际应用不稳定的问题,对其问题产生原因进行了分析和探讨,并结合伺服系统的实际运动特性,通过在模型中引入stribeck函数和整体的摩擦力项,从而给出了一种改进的摩擦模型。另外,从摩擦的stribeck效应、伺服系统中的滞-滑运动、极限环现象三个方面进行仿真,通过仿真结果分析,验证了该改进摩擦模型的有效性。

钻柱黏滑振动特性仿真与产生机理分析

针对钻探作业中产生的钻柱黏滑振动现象,研究了仿真环境下钻柱系统的黏滑振动特性与振动产生机理。基于振动理论,建立了井下钻进系统的双自由度弹性模型,提出了一种模拟钻头-岩石摩擦力矩的算法;构造了钻进系统结构图,模拟了钻柱黏滑振动的变化规律,并通过极限环分析钻柱黏滑振动的产生机理;绘制钻井参数与振动幅值和周期的关系曲线,讨论了钻井参数对钻柱黏滑振动的影响。仿真结果表明,钻柱黏滑振动主要表现为钻头周期性地黏滞和滑动,属于一种由非线性摩擦力引起的自激振动;钻井参数的改变影响钻柱黏滑振动的剧烈程度。

转台控制器中滞——滑极限环的分析与补偿

本文通过对由于库仑摩擦引起的滞-滑现象对转台控制器的影响,深入分析了滞滑极限环产生的原因以及对高精度转台控制器的影响,在考虑转台摩擦的情况下,针对在Karnopp摩擦模型补偿下的PID控制规律使用进行非线性反馈力矩补偿,仿真结果显示效果良好。