基于LuGre模型实现精密伺服转台摩擦参数辨识及补偿

为降低摩擦对光学精密伺服转台速度跟踪精度的影响,提出了基于LuGre模型的转台摩擦参数辨识和补偿方法.首先,分析转台在自由减速过程中的速度过零现象,采用遗传算法拟合减速曲线从而获得转台摩擦参数和转动惯量;然后,通过仿真实验验证辨识方法;最后,利用辨识得到的参数计算摩擦补偿并叠加到转台速度伺服系统.实际实验系统的数据更新...     

基于区间分析的LuGre摩擦模型参数辨识方法

针对LuGre摩擦模型参数耦合、动态参数辨识困难等问题,提出一种基于区间分析的LuGre摩擦模型动态参数辨识方法。首先,简要介绍了边界误差估计方法及其在系统模型为常微分方程时系统参数辨识中的应用,然后,基于两步法思想,分别采用最小二乘法和基于区间分析的边界误差估计方法对4个静态参数和2个动态参数进行了辨识。该方法有效避免了采用传统非线性辨识方法辨识LuGre摩擦模型动态参数时初值确定困难、对辨识结果影响大以及显性目标函数不易给出等缺陷,同时,辨识得到的参数为全局最优。最后通过实例验证了该方法的正确性和有效性。     

航空遥感惯性稳定平台LuGre摩擦参数的分步辨识

由于航空遥感惯性稳定平台框架角运动受限,本文提出了基于LuGre摩擦模型进行参数初步和精确辨识的方法以进一步提高其控制精度。从数字控制系统出发,构建了摩擦参数辨识系统,把摩擦参数辨识问题转化为曲线拟合问题。通过限定输入信号幅值和频率,解决了框架角运动受限导致摩擦参数辨识困难的问题。结合数字控制系统特性,优先辨识摩擦线性项参数;根据摩擦静态和动态特性,提出分步夹逼和分步搜索法依次辨识剩余参数,完成初步辨识。然后代入初步辨识结果,用遗传算法完成摩擦参数的精确辨识。仿真结果表明:摩擦参数初步辨识误差小于5%,精确辨识误差小于0.7%;用辨识出的摩擦参数构建摩擦补偿器,系统对基座低频角运动干扰的抑制能力提高了4倍。最后,基于某原理样机开展了摩擦参数辨识和补偿实验,结果表明控制精度提高了1倍,证实了提出的辨识方法的有效性和工程实用意义。     

基于LuGre模型和遗传算法的阀门阻尼参数辨识

研究由阀门阻尼测试系统的实测数据辨识阀门摩擦副的阻尼参数。阀门摩擦副的动态阻尼特性的测试和参数确定通常比较困难。LuGre摩擦模型能够精确地描述摩擦特性,模型中包含六个静、动态阻尼参数,参数之间存在耦合。通过遗传算法对静态阻尼参数和动态阻尼参数作两步辨识。分别对选择交叉和变异算子进行改进,解决了局部收敛的问题。实验结果表明,辨识得到的阻尼参数可以精确地描述阀门的实际运动状态。     

基于修正黏性摩擦LuGre模型的比例多路阀摩擦补偿

为减小摩擦对比例多路阀性能的影响,提出基于修正黏性摩擦LuGre模型的比例多路阀摩擦特性分析、模型参数辨识以及摩擦补偿方法。通过实验测试间接得出摩擦数据,运用数据拟合方法辨识出修正黏性摩擦LuGre模型的静态和动态参数。基于辨识参数设计出修正黏性摩擦LuGre模型摩擦状态观测器,将观测器摩擦信号输出量反馈到控制模型输入端,减小摩擦对比例多路阀性能的不良影响。仿真结果表明,基于辨识参数的修正黏性摩擦LuGre模型摩擦补偿方法可提高比例多路阀的位置跟踪精度。     

基于LuGre模型的自适应摩擦补偿

为提高开放式伺服系统的动态性能,使其具有良好的适应能力,提出一种基于LuGre模型的自适应摩擦补偿方法.建立开放式伺服系统的动力学模型,并通过LuGre模型来描述系统的摩擦特性.考虑到摩擦模型的参数会随系统变化而发生改变,采用Backstepping方法设计自适应摩擦补偿控制器,并采用Lyapunov定理证明系统的全局渐进稳定性.通过可编程多轴控制器(Programmable multi-axis controller,PMAC)编写伺服算法实现该自适应摩擦补偿方案,并通过试验验证该方案的有效性.试验结果表明:与传统的速度加速前馈补偿相比,该自适应摩擦补偿方案在正弦运动作为输入信号时,其跟踪误差由±40 μn降低到±7 μm.采用该补偿方案能有效地抑制摩擦干扰对伺服系统的不利影响,为提高伺服系统的动态跟踪性能奠定基础.     

基于预测误差法的加速度传感器动态模型参数辨识

加速度传感器动态模型对研究与分析加速度传感器的动态特性与动态误差补偿具有重要作用。针对加速度传感器动态模型的参数辨识,提出了一种基于预测误差法的加速度传感器动态模型参数辨识方法,该方法将加速度传感器的状态空间模型转化为线性带外生输入的自回归滑动平均(ARMAX)模型,获得其最优一步预测输出的表达式,并通过求解加速度传感器最优一步预测输出极小化误差准则函数,实现加速度传感器动态模型参数的最优辨识。实验结果表明,该方法有效地实现了加速度传感器动态模型的参数辨识,所得加速度传感器动态模型具有较高的精度,能描述加速度传感器的动态特性。     

基于LuGre模型的转子压缩机滑片-滑槽运动副摩擦力测试

为研究转子压缩机滑片-滑槽运动副的摩擦特性,根据LuGre摩擦模型的建模方法和该运动副的运行特点及工况特点,设计并搭建了滑片-滑槽等效摩擦力测试系统,分析了该系统的摩擦力跃动现象、数据采集区域和摩擦力测量的重复性问题,并进行了摩擦力测试实验。结果表明：该摩擦力测试系统可以根据压缩机的实际工况,对滑片均匀加载相应的正压力FH,并能实现不同匀速直线运动下的摩擦力测量;可以有效消除低速润滑不均匀导致的摩擦力跃动现象;通过润滑初始化可以较准确地获得基于滑片速度变化的摩擦力表达曲线。实验结果与数值计算结果吻合,从而为正确辨识LuGre摩擦模型的参数提供了实验依据。     

新型摩擦模型的参数辨识及补偿实验研究

针对影响运动控制性能的非线性摩控因素,对一种新型摩擦模型的参数辨识及其基于摩控模型的补偿进行了实验研究,详细地给出了摩控模型参数的辨识步骤及补偿算法,实验结果表明,此辨识方案及补偿算法可以应用于工业的高精度运动控制中。     

模块化机器人几何误差分析及参数辨识研究

为解决模块化机器人重构后误差的快速补偿问题,对模块化机器人几何误差来源进行分析,将其划分为模块参数误差和模块间装配参数误差.基于指数积公式和齐次变换对关节模块、连杆模块及模块间装配位姿进行数学描述,建立关节-连杆子装配体的实际运动学模型.给出一种基于精密球和外部测量的模块参数及模块间装配参数辨识方法,完成子装配体运动学...     

ESD模型参数识别的差分进化方法

提出了一种以差分进化算法对静电放电模型进行参数辨识的新方法。以基于Heidler雷电流方程的静电放电模型参数为辨识对象,分别以仿真和实验数据验证了该方法的可行性,并从电流波形整体和局部两方面对拟合效果进行了评估。结果表明,与遗传算法相比,差分进化算法的执行速度更快,所得的辨识参数精度更高,对电流波形的整体和局部关键点的拟合度均高于遗传算法。因此,差分进化算法比遗传算法更适用于解决静电放电模型参数辨识问题。从实例可以看出,差分进化算法不需要过多的初始参数值先验知识,而只需提供一个较宽的初始参数搜索范围即可获得良好的辨识结果。此外,本文还以差分进化算法对Bruce-Golden和Gaussian函数静电放电模型进行参数辨识,验证了该方法的适用性。     

基于非线性GA算法的MFF透射模型的参数辨识与优化

基于磁性流体(MF)磁链理论,建立了磁流体薄膜(MFF)传感模型,并通过Monte Carlo法分析了MF透射特性,建立了MFF透射模型。采用非线性遗传算法(GA)对MFF透射模型进行了参数辨识,分析了种群规模、进化代数、交叉率、变异率等参数选值对算法运行结果的影响,并选取了最佳参数组合,搭建了MFF电流传感器实验平台,分析了MFF厚度和粒子浓度对MFF透射性的影响,运用MFF透射模型对MFF电流传感器进行了仿真预测。实验及仿真结果表明该模型具有较好的预测性,预测误差在2.29%以内,所设计的MFF电流传感器的测量灵敏度达到11μW/A。     

基于非线性GA算法的动态P模型的参数辨识与验证

针对现有的GMM-FBG电流传感器的磁滞非线性问题,提出了一种改进的动态Preisach磁滞模型。采用非线性遗传算法对改进动态Preisach磁滞数学模型进行参数辨识,提高了动态磁滞曲线的预测精度。运用改进动态Preisach模型对GMMFBG电流传感器进行建模及实验验证,实验及仿真结果表明该模型具有较好的预测性,预测误差在3.0%以内。经过磁滞补偿使得传感系统电流的测量灵敏度达到0.050 nm/A。     

基于误差特征分析的仿真模型可信性综合评估

针对传统模型验证方法存在的不足,提出了基于误差特征分析的仿真模型可信性综合评估方法.分析了常用的误差特征指标,建立了多指标误差特征矩阵,研究了基于熵权和灰色关联分析的综合评估方法,探讨了该方法在模型验证中的应用.实例分析表明,该方法能有效降低传统误差分析法依赖单一指标进行模型可信性评判所面临的风险.     

基于 RP-EKF 的无人机动力系统参数辨识

针对无人机动力系统电池电压波动导致系统噪声大、辨识结果精度低的问题,本研究提出了一种基于反向预测-增广卡尔曼滤波(RP-EKF)的无人机动力系统参数辨识方法。首先构建增广参数矩阵,将压降噪声模型考虑入辨识环节,其次提出反向预测卡尔曼滤波算法,设定新息平方比阈值,计算原始预测新息平方与反向预测新息平方的比值,通过对比预测新息比与阈值完成过程噪声调整并实现估计模型修正。实验结果表明,本文提出的基于RP-EKF的参数辨识方法,平均误差为39.22 rpm,均方根误差为55.85 rpm,平均相对偏差为0.85%,相比于最小二乘算法与卡尔曼滤波算法,本文方法辨识结果平均误差分别提高41.51%和22.26%,均方根误差提高49.63%和13.0%,平均相对偏差提高41.7%和22.7%。本文提出的算法拥有更高的辨识精度。     

附件机匣稳态热分析方法研究

采用传热学和机械学理论建立了附件机匣内部的传热过程模型,阐述了机匣壳体散热量、机匣出油口润滑油温度和机匣稳态温度场计算的理论方法.应用迭代算法解决了计算过程中3者互为计算条件的问题.对机匣的有限元模型进行了合理的抽象和简化,将摩擦热源处理成热流输入边界条件,并利用实验准则关联式获取了机匣壳体与润滑油及二股气流接触面、传动部件与润滑油及油雾接触面的对流换热系数,借助有限元软件ANsYS得到了机匣稳态温度场分布.实例计算表明:机匣出油口润滑油温度计算值与实测值对比误差小于1%,机匣壳体及其内部传动部件的温度场分布与理论分析一致,该方法可以为机匣设计提供参考.     

Robust adaptive integral backstepping control for opto-electronic tracking system based on modified LuGre friction model

This paper presents a robust adaptive integral backstepping control strategy with friction compensation for realizing accurate and stable control of opto-electronic tracking system in the presence of nonlinear friction and external disturbance. With the help of integral control term to decrease the steady-state error of the system and combining robust adaptive control approach with the backstepping design method, a novel control method is constructed. Nonlinear modified LuGre observer is designed to estimate friction behavior. Robust adaptive integral backstepping control strategy is developed to compensate the changes in friction behavior and external disturbance of the servo system. The stability of the opto-electronic tracking system is proved by Lyapunov criterion. The performance of robust adaptive integral backstepping controller is verified by the opto-electronic tracking system with modified LuGre model in simulation and practical experiments. Compared to the adaptive integral backstepping sliding mode control method, the root mean square of angle error is reduced by 26.6% when the proposed control method is used. The experiment results demonstrate the effectiveness and robustness of the proposed strategy.     

Probabilistic model for random uncertainties in steady state rolling contact

Wear phenomena involve a large number of physical and mechanical parameters which are not always well known or controlled during relative movement between two bodies. Numerous industrial applications necessitate an evaluation of technological component life time and wear modelling often fails to give accurate estimation.We use the classical Archard's wear model where wear is related to dissipated power. It appears that great dispersion can occur in the estimation of dissipated power related to a lack of knowledge of certain parameters.We present here a probabilistic approach of the contact problem resolution. We consider the specific contact problem in the case of steady state rolling. A wear apparatus has been used to test different materials and we use the simplified model Fastsim to evaluate slip and tangential traction in the contact zone. For each parameter of the simulation, we construct a probabilistic density function with the only information available.A Monte-Carlo method is implemented and the resolution of numerous cases allows the dissipated energy to be evaluated as a mean value and a confidence region for 95% viability.