基于状态观测器的直流伺服系统摩擦补偿

针对直流伺服系统中非线性摩擦干扰问题,提出了一种基于状态观测器的滑模变结构控制补偿方法,并给出了稳定性证明.对动态摩擦模型中的不可测状态变量设计了一闭环状态观测器,对动态摩擦力矩进行实时估计.在此基础上,对滑模变结构控制器增益通过RBF(Radial Basis Function)网络进行自适应控制,削弱系统抖振.仿真结果表明滑模-RBF网络控制可对非线性摩擦干扰进行有效的补偿,系统的动态、静态性能得到改善.     

基于速度观测器的GMS摩擦模型辨识与补偿

摩擦是伺服系统在低速运动时精度降低的主要非线性因素之一。采用基于模型的摩擦补偿可以有效地预测摩擦力,并实现误差补偿,因此利用可全面描述系统摩擦力的GMS摩擦模型预测伺服系统的摩擦力。为提高此模型参数的辨识精度,设计了全维速度观测器提供反馈速度信息,克服低速时速度测量误差带来的影响;并基于此观测器,给出了GMS摩擦模型的参数辨识的实验方法。为验证所提出的摩擦补偿及辨识方法的有效性,在一新型的空间大型末端执行器的拖动系统进行了拖动实验。实验结果表明,通过此摩擦模型补偿,可使拖动系统的位置跟踪精度优于0.02 mm,与具有固定参数的Stribeck摩擦模型相比,位置跟踪精度提高超过30%。     

基于扰动观测器的PMSM交流伺服系统低速控制

针对交流伺服系统中通常采用的MT法测速在低速时存在的问题,采用了自适应扰动测器以获得低速下的连续转速,并利用波波夫超稳定性理论给出了一种简单的自适应律.该方法能实时观测负载转矩扰动和低速时的连续速度变化,计算量小.仿真和实验结果表明,应用该方法在低速情况下较之传统MT法测速具有良好的控制效果.     

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。     

DSP在无刷直流电动机伺服系统中的应用

应用ＴＭＳ３２０Ｆ２４０系列ＤＳＰ的适合于运动控制的功能设计了全数字无刷直流电动机的位置伺服系统。文中详细介绍了ＤＳＰ在硬件设计中的应用和软件技巧,并应用模糊单社经元自适应智能双模控制方法进行位置控制,实验结果表明,整个系统设计简单、可行、有效,可以取得较好的控制效果。     

基于DSP永磁无刷直流电动机位置伺服系统

提出了一种基于数字信号处理（DSP）无刷直流电动机位置伺服系统,该系统充分利用了DSP周边端口丰富,运算速度快的特点,使系统硬件结构简单,实验表明,系统具有良好的定位性能。     

磁盘主轴电机锁频与锁相伺服系统的分析

介绍软磁盘与温磁盘主轴电机——无刷直流稳逮电动机锁频与锁相伺服系统的构成,从稳定性、快速性、精度三个设计指标出发,用二阶工程设计方法进行系统性能的综合研究分析,以获得稳速精度高、运行性能优良的稳速系统。     

基于多采样率控制的伺服系统摩擦补偿研究

摩擦是造成伺服系统在低速、速度换向等条件下精度严重下降的强非线性因素之一。采用基于模型的摩擦补偿可以有效地预测摩擦力,并实现误差补偿。在高速、高加速度的条件下,换向时摩擦变化剧烈,且过渡时间较短,采用单采样率控制补偿器结构很难实现较好的补偿效果,因此提出一种基于多采样率的摩擦补偿器结构。该补偿器利用伺服系统多环、多采样率的结构特点和指令轨迹细化方法,在不改变系统控制器结构和稳定性的条件下,通过分离前馈补偿器和反馈控制器的采样周期,以实现更为精细的前馈摩擦补偿量计算。实验结果表明,多采样率摩擦补偿器结构能够充分利用伺服控制器的结构特点和摩擦模型的预测结果,而且避免了复杂控制器的设计过程,取得了更有效的摩擦误差补偿效果。     

无刷直流电动机伺服系统结构设计及动态特性分析

概述无刷直流电动机伺服系统的应用及特性,设计了一种无刷直流电动机伺服系统的结构,对该无刷直流伺服系统的动态特性进行分析,给出了实验结果和结论。     

高速BLDCM无位置传感器滑模观测器控制

研究了基于滑模观测器来实现无刷直流电动机的无位置传感器控制的理论方法,由滑模观测器观测电机的反电动势信息,然后估算出电机的转速以及换相信号,由转速估算值和测得的母线电流控制Buck电路占空比构成双闭环调节。同时通过趋近律和低通滤波器削弱了滑模抖振对系统的影响。最后利用MATLAB/Simulink对该控制方法进行仿真研究,仿真结果表明该系统设计合理,并具有一定的鲁棒性。     

直线电机伺服系统的自适应模糊摩擦补偿

针对受摩擦力影响,接触运动的直线电机在低速运动时速度常会不平稳、系统控制精度降低的问题,提出一种自适应摩擦补偿方法.通过模糊模型参数的自适应调整,实现摩擦力值的在线估计,并据此进行摩擦补偿,以克服摩擦对电机性能的影响.该方法采用复合自适应律,同时利用系统输出误差与参数估计误差的相关信息进行参数调整,以提高模糊模型参数收敛的速度,使参数估计值在一定条件下收敛到最优值.并在理论上证明了该方法的闭环稳定性与参数收敛性.仿真结果表明,此方法能实现摩擦的在线估计与补偿,从而提高直线电机的控制性能.     

Adaptive friction compensation with partially known dynamic friction model

This paper illustrates the application of a model-based adaptive friction compensation on a DC motor servomechanism. The dynamic friction model and the control structure studied previously by the authors were used as a basis for this study. The paper first proposes a two-step off-line method to estimate the nominal static and dynamic parameters associated with the model. Then two adaptive globally stable mechanisms are introduced to deal with structured normal forces and temperature variations. Assuming that a nominal friction model is known and that the friction variations can be suitably structured, adaptation is performed on the basis of only one parameter. The paper presents experimental results validating the identification of the dynamic friction model and the adaptive control scheme. These results show that the adaptive loop improves over a fixed compensation scheme and over a PID controller without friction compensation. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.     

基于 GMS 摩擦力补偿和干扰观测器的高精度速度控制

为了降低机械轴系摩擦力扰动对于伺服控制器在低速运动控制精度的影响,进一步提高传统伺服控制器对于稳定平 台的控制能力,提出了一种基于广义 Maxwell 滑动(generalized Maxwell-slip,GMS) 摩擦力模型前馈和干扰观测器的高精度 摩擦力补偿方案。首先在传统控制基础上引入GMS 摩擦模型前馈补偿对摩擦扰动进行初步的补偿;然后,通过加入干扰观 测器,对残余扰动及其他扰动进行第2次的抑制。利用实物平台对控制方法的低速运动性能进行了测试,对比设计的控制算 法和传统 PI 控制器的控制结果,验证提出的控制策略抑制摩擦扰动的效果。结果表明,基于 GMS 摩擦力前馈和干扰观测器 的控制方案有效的补偿了摩擦非线性、模型不确定性等因素对于控制系统的影响。新方法可将稳定平台低速运动时的控制 误差降低到0.015°/s, 在实际工程中具有较高的应用价值。     

一种自适应摩擦补偿方法研究

首先针对非线性摩擦对伺服系统建模的影响问题,通过适当的实验设计,得到了一组标称非线性摩擦模型以及系统模型参数。在此基础上,考虑到运行条件以及环境的变化,综合了基于模型参考自适应控制的摩擦补偿控制器。最后,对上述方法进行仿真研究,结果表明,利用该控制器提高了系统的控制性能。     

Parametrization and adaptive compensation of friction forces

This paper considers adaptive controls of systems containing non-smooth non-linear friction forces. The idea is to divide the unknown friction force into two parts so that it can be parametrized by a model linear in parameters. Then linear adaptive techniques apply. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.     

无刷直流电机换向转矩脉动分析与抑制

针对无刷直流电机的单斩PWM的4种调制方式,建立了换向过程中电机相电流及电磁转矩的数学模型,研究了换向转矩脉动与PWM调制方式的关系。基于Matlab的仿真模型,分析并比较各种调制方式对换向转矩脉动的不同影响,提出了在换相时加补偿电流可有效抑制换向转矩脉动的实现方法,指出pwm_on单斩调制方式下电机具有较小的换向转矩脉动,电流补偿可使转矩脉动的幅值减小57．1％。     

小功率伺服无刷直流电机驱动器设计

本文提出了一种基于LM629和MC33035的小功率伺服无刷直流电机驱动器设计方案。该方案主要涉及核心控制电路的构成、功率部分驱动电路的设计和整个控制软件的结构。该驱动器通过RS485总线与外界通信,可按照预定参数完成速度和位置伺服。实验证明,该驱动器在驱动18V80W无刷直流电机时有较高的运行精度且稳定可靠。     

无位置传感器永磁无刷直流电机位置检测误差因素分析

无位置传感器永磁无刷直流电机的反电动势过零点相电压检测法由于低通滤波器和二极管续流造成非导通相相电压过零点相移与反电动势过零点不一致。经分析、仿真和试验,确定了过零点相移问题的原因。为此,提出了AD采样端电压检测反电势过零点的方法。通过试验证明了该方法的可行性。     

Analysis and performance improvement of motor speed control system with nonlinear friction

Solid friction in machine elements is one of the dominant nonlinearities affecting the control accuracy of servo drive systems. Many schemes, including feedforward control, observer-based control and repetitive learning control have been proposed to compensate for nonlinear friction. These schemes show superior performance compared to that of the conventional P- and/or PI-controller; however, friction model errors and bandwidth restriction of the observer cause compensation errors, thus decreasing control accuracy. This paper presents a new control algorithm for performance improvement of a motor speed control system having nonlinear friction. By analyzing characteristics of conventional compensation control schemes during velocity reversal, the relation between control parameters and control accuracy is examined so as to explore problems with each scheme. Based on these analyses, a new feedforward control algorithm is proposed. The proposed algorithm is verified by analyses of control characteristics and experiments using a prototype. Experimental results show the superior performance improvement of the proposed algorithm.     

无刷直流电机速度观测器的设计

基于无刷直流电机的线性时变多输入一多输出（MIMO）模型。提出一种速度观测器的设计方案。该速度观测器是线性的全维状态观测器,具有算法简单、收敛性好、观测精度高的特点。仿真结果证明了本文所提方法的正确性和有效性。