基于改进Dahl模型的自适应摩擦补偿研究

针对在伺服控制系统中普遍存在的摩擦现象所引起的低速爬行、跟踪误差、极限环振荡等问题,首先对伺服系统中常用的Dahl摩擦模型和LuGre摩擦模型进行了分析比较,介绍了一种改进的Dahl模型,该模型改善了摩擦环节的稳定性,并能描述滞-滑现象;然后基于Lyapunov稳定性分析的方法,设计了基于改进的Dahl模型的自适应摩擦补偿算法;最后对带有摩擦的伺服系统进行了自适应摩擦力矩补偿和PD控制补偿的仿真和实验。仿真和实验结果表明:改进的Dahl摩擦自适应补偿比PD控制补偿能更好地抑制伺服系统低速时摩擦所带来的干扰和影响,提高了定向、定位精度和系统稳定性。

基于改进Dahl模型的进给伺服系统摩擦特性与补偿研究

针对进给伺服系统存在非线性摩擦的问题,介绍了一种改进的Dahl模型,该模型改善了Dahl模型的稳定性且能描述滞-滑现象。基于该模型建立了考虑摩擦的系统综合数学模型,分析了摩擦对系统性能的影响;同时,对系统采用固定摩擦补偿,并利用遗传算法对摩擦参数进行了辨识。结果表明,改进的Dahl模型摩擦补偿有效地消除了系统因摩擦而产生的"死区"、"平顶"等不良现象,提高了系统的运动精度和定位精度。

径向驻波型超声波电机接触摩擦特性建模与分析

超声波电机的接触摩擦模型对电机输出性能优化、控制电路设计具有重要的作用。现有对超声波电机接触摩擦模型的研究,大多基于库伦摩擦模型,其计算结果的精度有待进一步提高。该文基于Dahl摩擦模型对一种径向驻波型超声波电机的接触摩擦特性进行建模和分析。首先介绍电机的结构,然后分析定子的振动、定转子间的接触摩擦以及转子的旋转运动,考虑定子振动的瞬态响应过程,基于Dahl摩擦模型建立径向驻波型超声波电机定转子接触摩擦传动模型。利用所建立的模型,研究接触界面的摩擦力、不同负载下电机的速度响应情况以及电机的转矩-转速特性。最后测试样机的转矩-转速特性,将理论计算值与实验值进行对比,二者基本吻合,证明所建立模型的有效性。此外,该文也对基于库伦摩擦模型的计算值进行对比分析,结果表明:相比于库伦摩擦模型的计算值,基于Dahl摩擦模型的计算值具有更高的精度。

一种实用的摩擦模型

摩擦影响定位和指向系统的精度,还可能引起不稳定。伺服设计中用的摩擦模型大都用的是Dahl模型。这是一个简单的只有一个状态变量的动态模型。不过用Dahl模型给不出滞-滑运动。文中分析指出Dahl模型实际上是早年模拟机上摩擦模型的一个解析版本,而Dahl模型中的状态方程式所表示的就是模拟线路中的积分钳位线路。基于这种新的认识,文中提出一种改进的Dahl模型,该模型改善了回路的稳定性,并可给出不同于库仑摩擦值的静摩擦。对一个典型的滞-滑运动的分析表明,用改进的Dahl模型所得的结果与理论分析也是一致的。此改进的Dahl模型在高精度伺服设计中将会有广阔的应用前景。