遗传算法与LuGre摩擦模型的非线性摩擦力观测器设计

广泛存在于机械系统中的摩擦现象在系统处于低速运动时会表现出复杂的强非线性特征,将大幅度降低系统位置控制性能,因此需要将摩擦现象进行模型化分析并纳入系统特性。对常见的摩擦模型进行了介绍和分析;并以能够较为全面描述摩擦现象丰富特性的LuGre摩擦模型作为基础,讨论并分析了其数学特性;采用遗传算法对其6个未知参数进行识别,设计了一种非线性摩擦力观测器。通过仿真与试验,对遗传算法的有效性和摩擦力观测器的效果进行了验证。试验表明,提出的摩擦观测器与传统摩擦模型相比,能使系统跟随滞后量减小40%,实现系统理想的控制性能和轨迹跟踪精度。

电液伺服系统摩擦力分析及补偿研究

该文以电液伺服系统的常用执行机构阀控对称缸为研究对象,通过试验实际测得摩擦力数据,并设计了摩擦力在线观测器,基于结构不变性原理提出系统摩擦力的动态补偿方法,进行了控制策略的研究,通过试验验证了摩擦力补偿策略的有效性。

阀控非对称缸摩擦力分析与补偿研究

以电液伺服系统的常用执行机构——阀控非对称缸为研究对象,通过试验测得摩擦力数据,设计摩擦力在线观测器,基于结构不变性原理提出系统摩擦力的动态补偿方法,进行控制策略的研究。试验结果表明:与PID控制相比,采用摩擦力补偿策略提高了液压缸位置控制。

机器人灵巧手柔性关节自适应阻抗控制

针对具有柔性关节的HIT/DLR Ⅱ五指仿人机器人灵巧手,研究了基于关节力矩反馈和非线性补偿的关节空间和笛卡尔空间阻抗控制。通过建立柔性关节机器人灵巧手的控制模型,在HIT/DLR Ⅱ型灵巧手上实现基于无源性控制的柔性关节机器人阻抗控制策略。针对非线性摩擦力和重力对灵巧手阻抗控制的影响,基于扩展卡尔曼滤波器提出了自适应摩擦力观测器,实现了具有摩擦力补偿和基于最小二乘法优化重力补偿的机器人灵巧手自适应阻抗控制。实验结果表明,在具有谐波减速器等柔性环节的机器人灵巧手中,所提出的自适应阻抗控制器提高了位置控制的精确度,并获得了稳定的抓取力。

液压Stewart平台的鲁棒抑振控制

针对液压Stewart平台伺服系统干扰和参数时变的问题,提出了负载力前馈和摩擦力反馈补偿的H∞鲁棒抑振控制方法。在建立液压对称阀控非对称缸标称模型的基础上,设计出Lugre摩擦力观测器,将得到的摩擦力和由Stewart平台动力学反解计算的理想负载力同时进行动态力补偿,并根据混合灵敏度理论设计了液压非对称缸系统的H∞鲁棒控制器。仿真结果表明:该方法有效抑制了参数摄动以及换向运动过程中非线性摩擦引起的系统振动,提高了系统的运动精度。