带有摩擦前馈补偿的伺服控制器设计的研究

为了克服系统摩擦给系统带来的稳态误差和低速爬行问题,利用控制策略来补偿摩擦非线性对系统运动的负面影响是降低摩擦非线性负面影响的有效且节俭的途径。首先对交流伺服驱动的工作台进给系统进行了摩擦力测量实验,根据实验数据,建立了用于摩擦补偿控制的简化Stribeck摩擦力模型。由于XY工作台进给传动机构中存在的伺服滞后和摩擦是降低工作台位置跟踪精度两个主要因素,所以一个完整的前馈补偿方案应该包括两个部分:摩擦前馈补偿器和命令前馈补偿器。分别对命令前馈控制器和摩擦前馈补偿控制器进行了理论设计,借助于现有的GT-400运动控制器的功能,添加摩擦力补偿模块提升了工作台的跟踪精度,并和没有前馈补偿的传统控制器进行了对比研究,实验结果表明带有命令前馈和摩擦前馈的控制方案能取得更好的控制性能。

基于预滑—动态摩擦力矩估计模型的自适应前馈补偿方法

根据数控交流伺服工作台进给系统从静止到宏观运动的过渡时间,和零速度时刻的指令加速度大小呈反比关系,区分摩擦力矩的预滑动区和滑动区,由此提出基于力矩值估计的摩擦补偿方法;在设定指令加速度后,基于命令力矩值的摩擦力矩模型,不需要测量速度就可以补偿工作台进给系统中的摩擦。同时,考虑到参数的不确定性,设计非线性摩擦自适应控制方案,对其稳定性进行理论证明。在交流伺服工作台进给系统上对基于摩擦力矩值估计的自适应前馈补偿方法进行验证。试验结果表明,基于预滑—动态摩擦力矩估计模型的自适应前馈补偿方法能实现在不同指令加速度下对期望轨迹的跟踪,并能大大提高系统的跟踪精度。