基于Stribeck摩擦模型的盘式摩擦副稳定性分析

为了分析摩擦副滑动摩擦状态下的稳定性,分析系统的失稳条件,以Stribeck摩擦模型为基础,建立了速度相关的多自由度摩擦副滑动稳定性分析模型。建立了盘式摩擦副的系统动力学微分方程,进行了基于库仑摩擦定律摩擦力计算公式的级数展开,随后依据李雅普诺夫稳定性判据进行了系统稳定性求解,并分析了系统关键参数对系统稳定性的影响。研究结果表明,采用减小Stribeck系数和摩擦因数静动比、减小外载荷和增大系统阻尼等方法,能提高系统的稳定性。

基于Stribeck模型的摩擦颤振补偿

针对摩擦力给气动比例系统带来的稳态误差和低速爬行问题,从实用角度来探索解决非线性摩擦力补偿的方法。基于粘弹性理论及Stribeck模型建立气动比例系统的摩擦数学模型。将该摩擦模型引入阀控缸系统的动态模型中,建立完整的系统运动模型。将高频低幅颤振信号叠加于系统中,对系统的摩擦机理变化以及稳定性的影响进行分析。理论分析表明,叠加合适的颤振信号后,系统的部分静摩擦力转化为动摩擦力,最大静摩擦力减小,响应速度提高,从而将系统的粘滑运动转换为一种平稳运动。试验发现,当颤振信号频率为系统固有频率的3.3倍,系统的定位精度由原来的0.516mm提高到0.284mm,滞后时间由原来的0.17s缩短为0.02s。证明对气动比例系统提出的摩擦颤振补偿理论是正确的。

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。

基于Stribeck摩擦模型的无刷直流电机控制系统设计与仿真

针对无刷直流电机(BLDCM)控制系统在实际运行中存在摩擦负载的问题,利用模糊PID控制的优点,提出了系统基于Stribeck摩擦模型的模糊PID控制方案。在分析BLDCM数学模型的基础上,运用MATLAB/Simulink对BLDCM速度、电流双闭环调速系统进行建模和系统仿真,并与采用常规PID算法的系统进行了比较。仿真结果表明基于Stribeck摩擦模型的模糊PID控制系统具有较好的给定适应性和抗干扰性,优于常规PID控制系统的性能。

Stribeck模型自适应滑模摩擦补偿控制

针对高速高准确度滚珠丝杠伺服控制系统,提出一种基于Stribeck模型的滑模自适应摩擦补偿控制方法。采用PMAC运动控制器搭建开放式控制平台,建立伺服系统的动力学模型,并通过Stribeck模型来反映系统的摩擦特性。采用Backstepping方法设计自适应滑模摩擦补偿控制器,并采用Lyapunov定理证明系统的全局渐进稳定性,最后通过编写伺服算法实现该摩擦补偿。实验结果表明:与速度加速前馈控制补偿相比,当输入速度为10 mm/s信号时,自适应滑模摩擦补偿其跟踪误差由35μm降低到±4μm;当输入速度为100 mm/s信号时,自适应滑模摩擦补偿其跟踪误差由98μm降低到±4μm。采用该补偿方案能有效抑制伺服系统的摩擦干扰,提高伺服系统准确度和动态跟踪性能。

基于Stribeck摩擦模型的干摩擦滑块接触问题有限元分析

以干摩擦滑块模型为对象,基于有限元理论研究了Stribeck摩擦条件下的准静态单边接触问题,探讨了Stribeck摩擦对接触求解的影响。研究结果表明:随着接触体相对速度的改变,摩擦因数相应变化,接触面上的应力与位移的分布随之改变,应力最大相对误差达100.08%;Stribeck模型考虑了速度对摩擦因数的影响,更能描述接触的真实情况。利用编制的软件包和ANSYS对比分析了库仑摩擦时滑块的应力分布,从而验证了自制软件包的正确性。

基于Stribeck摩擦模型的模糊PID控制在伺服系统中的应用

由于采用常规PID算法很难跟踪上基于Stribeck摩擦模型的伺服系统的输入信号,本文采用了模糊PID与传统PID控制相串联的方法,以飞行模拟台伺服系统背景进行仿真实验研究,结果表明,该方法设计简单,能对具有带摩擦的伺服系统进行有效控制,具有较强的鲁棒性和抗干扰性能,并明显优于常规PID控制的性能。

永磁球形电机Stribeck摩擦模型参数辨识

随速度变化的摩擦转矩使永磁式球形电机在跟踪控制过程中出现爬坡或抖动现象,影响跟踪控制精度且难以检测。结合Stribeck摩擦转矩模型提出一种基于粒子群算法(PSO)的参数辨识方法,建立起精简、准确的电机摩擦转矩模型。在电机动力学微分方程基础上加入摩擦转矩项,通过恒速摩擦转矩检测实验得到转速-摩擦转矩间的稳态对应关系;采用PSO算法对转速-摩擦转矩序列进行参数辨识,得到Stribeck摩擦转矩模型;再通过实验对辨识得到的摩擦转矩模型进行验证。研究结果表明,参数辨识得到的摩擦转矩模型与实验数据相比,误差控制在2.5%以内,可以证明所提出参数辨识方法的有效性。

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。

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.

基于Stribeck模型的摩擦界面粘滑振动数值仿真分析

针对机械装备摩擦系统中普遍存在的粘滑振动现象,建立考虑界面接触行为的4自由度摩擦自激振动模型,讨论Stribeck摩擦模型、界面接触行为和外部输入对摩擦系统粘滑振动的影响。结果表明,Stribeck摩擦模型的静摩擦系数及衰减系数能够影响摩擦系统粘滑振动的强度及运动相图空间的大小,但二者对摩擦系统的频域特性未产生明显影响;摩擦系统的粘滑振动随着接触刚度先增大后减小,运动相图逐渐趋于单周期运动,且接触刚度的变化改变了摩擦系统的频域特性;压力及滑动速度作为外部载荷,二者能够影响摩擦系统的粘滑振动强度、运动相图空间以及频域特性。

基于Stribeck摩擦模型的特大齿轮在位测量中姿态调整系统的仿真研究

为了深入研究特大齿轮在位测量系统中的三维平台姿态调整伺服系统的控制方法,对三维平台姿态调整伺服系统的控制及其Stribeck摩擦模型进行了详细的描述。运用MATLAB对其PID控制进行了仿真研究。在跟踪正弦轨迹的仿真结果中可以看出PD控制能够取得较强好的跟踪性能,能够对本系统进行较精确的控制。

基于Stick-slip振动试验的Stribeck摩擦模型参数研究

开展了销-盘接触形式的Stick-slip(粘-滑)振动试验,分析试验结果的Stick-slip振动特性,辨识不同工况下Stick-slip振动中的摩擦参数,以及分析法向力和摩擦盘的转速对Stribeck摩擦模型中参数的影响。结果表明:法向力和转速会影响摩擦系统的Stick-slip振动特性;法向力会影响Stribeck模型中的动摩擦系数和衰减系数,转速则对静摩擦系数和衰减系数影响较大,对动摩擦系数影响较小。

光电跟踪系统的摩擦模型辨识与补偿策略研究

光电跟踪系统在运行中受到摩擦力矩的影响导致在跟踪过程中产生抖动以及爬坡等现象,严重影响跟踪精度。为提升跟踪精度,结合Stribeck摩擦力矩提出一种最小二乘法与粒子群算法(PSO)结合辨识的方法,建立摩擦模型并使用扰动分离自抗扰(DSADRC)算法进行补偿。首先对转台系统进行建模,分析摩擦对系统的扰动;其次根据Stribeck摩擦模型的特点通过恒转速—力矩实验测得数据,使用最小二乘法与粒子群算法对力矩数据进行辨识,建立起Stribeck模型并将模型等效进系统中;最后使用扰动分离自抗扰控制算法对摩擦模型进行补偿。实验结果表明:最小二乘法与粒子群算法相结合辨识得到的摩擦模型与实测数据之间的平均误差为3.4%,扰动分离自抗扰在单边最大速度误差方面相较于PID控制与经典自抗扰控制分别下降了77.72%和58.78%,在摩擦力矩抑制方面与PID控制和经典自抗扰控制相比分别提升了73.59%和60.59%。

基于摩擦模型的伺服系统模糊控制技术研究

针对非线性摩擦对伺服系统性能的影响,常规PID控制法不能兼顾快速性和稳定性的需求,并且正弦跟踪存在“平顶”现象,基于Stribeck摩擦模型,采用了模糊控制补偿策略,通过matlab/Simulink仿真,仿真结果表明,与常规PID控制相比,模糊控制具有较强的鲁棒性和抗干扰性能,能够很好地解决阶跃跟踪带来超调量大和正弦跟踪带来的跟踪误差等问题,对伺服系统工程具有实际应用价值。

单侧受压密封圈摩擦力的建模与辨识

密封圈在受到单侧的介质压力时会发生明显的单向变形,摩擦力因此表现出关于速度的不对称特性。为描述摩擦力的不对称性,提出改进的非对称Stribeck密封圈摩擦力模型,并构造带约束的最小二乘优化问题,使用信赖域法求解参数辨识问题。最后,使用基于无摩擦气缸的密封圈摩擦力测试台测量不受压和单侧受压时的摩擦力,验证了所提不对称摩擦力模型与辨识方法的有效性。

基于参数辨识的比例阀非线性摩擦自适应补偿控制方法

针对直动式比例换向阀在实际运行工况中受到非线性摩擦干扰的问题,从基于模型的摩擦补偿角度出发,提出了一种基于反步设计法和遗传算法的联合控制算法。首先,采用受力分析法,推导了直动式比例换向阀的运动学方程,并使用斯特里贝克(Stribeck)摩擦模型描述了系统中受到的摩擦干扰的特性;然后,采用反步方法及李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论,设计了自适应控制器,结合遗传算法,解决了参数自适应律中存在的参数耦合问题,并利用MATLAB软件对摩擦名义模型参数的在线辨识精度进行了测试;最后,搭建了比例阀特性实验测试平台,进行了直动式比例换向阀阀芯位置的跟踪响应测试,根据仿真结果,对基于反步设计法和遗传算法的联合控制算法的摩擦补偿及控制效果进行了验证。研究结果表明:在基于反步设计法和遗传算法的联合控制算法的控制下,阀芯位置跟踪响应误差可自动调整到1%以内;基于反步设计法和遗传算法的联合控制算法可以在基于较高精度在线参数辨识及自适应优化控制器参数的情况下,有效地消除直动式比例换向阀实际运行工况中的摩擦干扰,并对比例阀阀芯进行状态反馈自适应控制。

集成式电子液压制动系统液压力变结构控制

针对集成式电液制动系统液压力控制中系统受到摩擦等非线性因素的影响而控制精度低的问题,简化了系统模型,并基于Stribeck摩擦模型重点对造成系统非线性特性的摩擦力进行分析。然后设计了针对I-EHB系统的抗积分饱和变结构控制方法,通过AMESim和Simulink联合仿真验证控制算法的有效性。最后搭建了IEHB系统样机和试验平台,进行了硬件在环台架试验,验证了控制算法的正确性。结果表明,采用抗积分饱和变结构控制器后,系统跟踪变幅值或变频率的目标信号的效果良好,控制精度高,系统性能得到明显改善。

基于混合遗传算法的机器人改进摩擦模型辨识

为了解决机器人运动过程中库伦+黏性摩擦模型不能真实反映关节摩擦的非线性特性的问题,采用改进Stribeck摩擦模型对机器人关节摩擦进行建模,提出基于混合遗传算法与余弦轨迹的模型参数辨识方法.采用不同的余弦轨迹对机器人关节进行激励,利用已知的机器人动力学方程确定关节摩擦力矩,从而建立机器人关节速度与关节摩擦力矩之间的映射关系,并利用模拟退火混合遗传算法对摩擦参数进行辨识.为了验证所提方法的有效性,以多关节串联型机器人为研究对象,进行摩擦参数辨识实验.实验结果表明,与传统的库伦+黏性摩擦模型相比,改进的Stribeck摩擦模型可以减少17.7%~33.6%的关节力矩计算误差,并能够进一步提高机器人动力学模型的准确性.

高精确度飞行仿真转台内框控制摩擦补偿研究

为了实现高精确度飞行仿真转台直流力矩电机驱动内框的低速伺服目标,提出了在输入前馈和闭环PID控制的复合控制基础上构建Stribeck摩擦模型的等效控制电压模型进行摩擦超前补偿策略。首先针对转台内框伺服特性分析设计了复合控制策略;其次针对常规基于Stribeck模型摩擦补偿方法的不足和实验法辨识模型参数难的特点,提出利用转台内框本身的部件直接测定摩擦超前补偿的控制电压模型,并给出了3个关键参数的测定办法;最后将设计好的控制器用于内框低速伺服。实验结果表明,系统响应幅值为0.03,°频率为0.000 5 Hz三角波时跟踪误差在95%时间内在0.000 1°内,并对其他形式信号也有很高的动态跟踪精确度,从而证明在以非线性摩擦为主的扰动条件下所设计的控制策略能实现内框高品质低速伺服。