陀螺稳定跟踪平台的滑模摩擦补偿双环控制研究

研究了应用于小型地面移动机器人的陀螺稳定跟踪平台的控制原理及控制效果.对陀螺稳定跟踪平台单环控制结构进行了分析,指出平台受到的外来力矩干扰是稳定环在惯性空间受到的载体姿态变化的干扰和电机传动轴受到的轴间摩擦力的干扰.针对这种情况,将滑模控制(SMC)应用于陀螺稳定平台的速度环摩擦补偿控制,结合PID稳定环,构造了PID...     

机器人关节摩擦建模与自适应RBF神经网络补偿计算力矩控制

目的:补偿机器人关节摩擦力矩,提高关节轨迹跟踪效果。方法:以直流伺服电机和谐波减速器组成机器人关节为对象,基于Stribeck模型建立摩擦模型;采用最小二乘法和Matlab编程辨识模型参数;利用自适应RBF神经网络算法对系统模型参数误差引起的未建模动态进行在线观测;将观测结果补偿到计算力矩控制器中,建立含摩擦模型的自适应RBF神经网络补偿计算力矩控制器,推导出控制参数的约束条件。结果:基于自主设计的机器人关节进行对比实验。实验表明,含摩擦模型的自适应RBF神经网络补偿计算力矩控制追踪误差是无摩擦模型的自适应RBF神经网络补偿计算力矩控制追踪误差的55.12%,是传统计算力矩控制追踪误差的31.28%。结论:本文的控制方法提高了机器人关节轨迹跟踪精度。     

应用自适应模糊神经网络进行摩擦补偿的研究

在分析了摩探性及其对伺服系统低速特性的影响的基础上,提出了一种基于自适应模糊神经网络的摩探辨识和补偿方法,该方法既可实现摩探力矩的在线辨识和补偿,又能保证系统的稳定性。仿真结果表明,该方法是有效的,而且便于工程应用。     

含有Stribeck摩擦的高精度伺服系统相关分析辨识

伺服控制系统数学模型的准确性直接影响到控制器的分析与设计.非线性摩擦力对高精度伺服控制系统存在不利影响,采用面向控制的系统辨识是认识和分析系统的重要途径.相关分析法具有很强地噪声抑制能力和直接辨识离散差分模型的优点,依然应用广泛.本文分析了Stribeck摩擦在低速运行条件下对伺服系统的影响,采用经过补偿的激励信号进行相关分析辨识,分析和推导此激励信号参数,给出具体操作步骤.实验结果表明,含有非线性摩擦的条件下,该方法能够改善伺服系统辨识准确性.     

直流力矩电机低速自适应跟踪控制

由模型参考自适应控制原理,采用李雅普诺夫函数稳定性分析方法,分别给出了基于Stribeck非线性摩擦模型和库仑摩擦模型的低速补偿自适应控制律,并进行了低速性能实验对比研究。结果为：系统基于Stribeck模型和库仑模型的最低平稳速度分别为θmin＝0．00234／s和θmin＝0．0024／s;此时误差峰—峰值分别为0．463″和0．695″。显然前者的低速补偿效果更好。     

星体目标自适应光学成象补偿

大气湍流等动态波前扰动限制大型望远镜的分辨能力，是从有望远镜以来几百年的老问题，自适应学技术提供了解这一问题的途径。但对星体目标来说由于所能利用的光能极为有限，动态扰动的时间－空间特性又对系统提出很高要求，因而难度很大。本文报导我们用２１单元自适应光学系统在云南天文台１．２ｍ望远镜上对星体目标进行的首次试验。介绍了针对弱光动态目标的特点对系统的改进。实验结果表明了这一自适应光学系统可以在光子计数率     

基于改进萤火虫算法的摩擦模型参数辨识及补偿

针对影响电液伺服系统跟踪性能的非线性摩擦干扰问题,提出了一种改进的萤火虫算法对摩擦模型的参数进行辨识,通过将自适应步长和惯性因子相结合,对丧失移动能力的萤火虫进行随机优化处理,并引入全局并行搜索能力,提高了萤火虫算法的寻优能力。通过函数寻优和参数辨识测试,结果表明改进的萤火虫算法具有更好的寻优性能。最后基于辨识模型搭建摩擦状态观测器,对于仿真中速度零点的抖振现象,引入SIGMOID函数修正摩擦观测器,实验结果表明,经修正的前馈模糊控制器可以有效地抑制摩擦对伺服系统的不利影响,进一步提高伺服系统的跟踪性能。     

结构非线性振动的自适应模糊滑模控制

结构在强震作用下将不可避免地进入塑性阶段,表现出非线性行为,而总体上说,结构非线性振动还没有系统、有效的控制方法.本文主要研究了结构非线性振动的自适应模糊滑模控制算法,用模糊系统来自适应地逼近非线性系统以实现滑模控制力,同时采用模糊系统消除滑模控制所带来的抖振现象,并给出了模糊滑模控制器和自适应律的设计.仿真模型采用3层和20层的Benchmark非线性结构模型,每层均设置一个采用自适应模糊滑模控制算法的控制装置,计算出其在地震输入下的结构响应,然后对仿真结果进行了分析.仿真结果表明,自适应模糊滑模控制算法能够充分发挥自适应模糊控制和滑模控制的优点,较好地实现对结构在地震作用下非线性振动的控制,并得到令人满意的结果.     

桥式天车机械系统自适应解耦滑模控制研究

基于拉格朗日方程建立了桥式天车机械系统的动力学模型,并对建立的动力学模型进行简化分析,为控制器的设计奠定了理论基础。首先,针对桥式天车机械系统建模时存在的耦合性问题,构建新型饱和函数;其次,基于构建的新型饱和函数,设计出解耦滑模控制器,用来实现负载运送过程中桥式天车的快速定位与负载的消摆;然后,引入自适应参数,用来削弱了解耦滑模控制器控制过程中由于开关增益造成的系统抖振问题;最后基于桥式天车机械系统的动力学模型进行模拟仿真。仿真实验结果表明基于自适应参数而设计的解耦滑模控制器具有良好的控制性能,并且能够提高机械系统的动态特性。     

地震作用下刚体滑动位移的计算与比较——基于Coulomb摩擦模型

首先对滑动干摩擦模型的研究现状进行了系统的论述。推导了基于Coulomb摩擦模型时刚体在简谐地面运动时滑动位移的解析方程;讨论了滑动状态与粘结状态过渡时刻的求解精度对刚体与地面相对位移的影响;对基于摩擦力－位移模型和基于Coulomb摩擦模型下刚体在简谐地面运动作用下滑动位移的差异进行了对比。然后采用Newmark线性加速度法推导了基于Coulomb摩擦模型刚体在任一地震加速度作用下滑动位移的数值求解方法;对比了基于摩擦力－位移模型和基于Coulomb摩擦模型下刚体在任一地面运动作用下滑动位移的差异。     

基于差分进化算法的摩擦力建模与前馈补偿

摩擦力是电机运行时受到的外部扰动,会降低直线电机的跟踪精度.根据摩擦模型设计前馈补偿器是降低摩擦影响的重要方法.首先分析摩擦特性,选用合适的摩擦模型.其次设计电机速度前馈控制器和加速度前馈控制器,提高电机的跟踪性能.根据测得的电机在不同速度下的摩擦力值,运用差分进化算法辨识直线电机的摩擦模型参数,以此设计前馈控制器,实现永磁同步直线电机的摩擦抑制.仿真结果表明,摩擦模型能准确描述被测直线电机的摩擦特性,基于摩擦模型辨识结果设计出的摩擦前馈控制器可以有效地消除摩擦力引起的速度粘滑现象并且减小电机的位置跟踪误差.     

The friction of diamond sliding on diamond

Measurements are reported of the friction of diamond styli polished to a spherical tip sliding over a flat polished diamond surface. Particular attention was paid to maintaining standard conditions during the experiments, particularly the crystallographic orientations of the styli, the flat surface, and the directions of sliding, as well as the conditions of polish. The coefficient of friction was determined for sliding on both (001) and (011) faces, in different sliding directions, and for a range of loads and tip radii. The value of the friction and its variation with the direction of sliding depend quite strongly on the magnitude of the load and the radius of the stylus. However, the present results show that styli of different radii give quite similar friction when sliding under the same mean contact pressure. Hence, apparent discrepancies between previous measurements of the friction may be related to different regimes of pressure in the different experiments. When the stylus slides in the direction of easy abrasion of the flat the coefficient of friction passes through a pronounced minimum value as the contact pressure is increased. This behaviour suggests that at least two mechanisms contribute to the friction. A discussion based on the unusual topography of polished diamond surfaces, shows that the forces and energy losses associated with the friction may arise via at least three different mechanisms. The main features of the present results may be accounted for by two of these mechanisms in which surface asperities either ride over each other or push each other aside. (The third mechansim involving only fracture of the asperities appears to make no significant contribution.)     

Sound generation in sliding friction

The process of sound generation in a sliding friction contact in the absence of lubricants has been studied simultaneously with measurements of the friction coefficient. A correlation between the sound intensity, the spectrum of sound generated in the tribological system, and the friction coefficient is established. It is shown that not only do the tribological properties of contacting materials influence the characteristics of the acoustic signal, but the reverse influence may take place as well: the elimination of elastic oscillations accompanied by sound generation in the junction leads to a decrease in the friction coefficient.     

底盘测功机运转中内生摩擦阻力的补偿数模研究

为解决滚筒底盘测功机运转过程中因内生摩擦阻力损耗而使测功装置显示数值偏小的问题,给其数值补偿提供理论依据。根据能量守恒原理,通过二次加载滑行和无加载滑行等实验得到相关测试数据,建立单滚筒底盘测功机无车辆运转中内生摩擦阻力的数学模型,以AVL Roadsim 48″单滚筒底盘测功机为试验机,实验测得其在速度20,40,60,80,100 km/h下的内生摩擦阻力值与数学模型计算值的误差≤10.47%。研究表明:滚筒底盘测功机的内生摩擦阻力可通过二次加载力值及二次加载和空载下的滑行距离获得,其内生摩擦阻力大小随速度的增大而增大,常规速度下空气产生的摩擦阻力远小于其机械阻力。     

Glaciers and laws of friction and sliding

Summary. Glaciers slide at their base. A deeper understanding of the frictional behaviour and sliding between an ice mass and a rock bed is an important problem in glacier physics. In this study we investigate two approaches to the problem of glacier sliding. The first approach models friction forces between the ice and the bed. The second approach considers various proposals of a sliding velocity. Anisotropy of rock bed topographies is a source of anisotropic tribological phenomena. Therefore, anisotropic and inhomogeneous friction and anisotropic sliding are discussed in detail. Various types of friction anisotropy are distinguished with the aid of linear and nonlinear friction models. Next, anisotropic friction and sliding rules are derived using an elasto-plastic analogy. A sliding law proposed by Hindmarsh is applied in the analysis of anisotropic sliding. Extended forms of the sliding law are given with the aid of anisotropic friction models. Furthermore, stick-slip motions are identified as important in the dynamics of glacier sliding.     

全变分自适应图像去噪模型

通过分析三种主要变分去噪模型(调和、全变分以及广义全变分模型)的优缺点,提出了一种基于全变分的自适应图像去噪模型。该模型根据噪声图像的信噪比,采用高斯滤波器对图像进行预处理,克服了全变分模型引入的阶梯效应;利用图像中每一像素点的梯度信息,自适应选取去噪模型中决定扩散强弱的参数p(x,y),使接近边缘处平滑较弱,远离边缘处平滑较强。数值实验表明,本方法在去除噪声的同时保留了图像的细节信息,取得了很好的降噪性能,其峰值信噪比(PSNR)在高噪声水平下,较其他变分方法至少提高1.0dB左右。     

离合器摩擦副摩滑过程轴向振动特性研究

通过对摩擦副表面结构特征和接触力学等理论的应用,建立了热变形微观法向单元接触数学模型。采用数理统计和归一化方法,将微观模型转换成宏观数学模型,分析了摩擦副法向弹性接触特性,并引入Kelvin-Voigt(KV)模型,增加黏弹性接触微分算子,构建了包含有应力和应变关系的黏弹性接触属性的数学模型,得到了摩擦副轴向振动数学模型。经仿真分析,获得了摩擦副摩滑过程的振动特性,同时对不同转速条件下的摩擦副摩滑过程轴向振动特性进行了实验测试。经对比分析,结果表明,仿真模型精度达到87%,仿真结果准确。这为进一步深入研究振动特性对摩擦副使用性能和寿命,具有理论研究和工程设计指导意义。     

基于LuGre摩擦模型的轮胎多边形磨损机理分析

多边形磨损是汽车轮胎磨损研究中的一个新课题,具有重要的理论价值和研究意义。考虑轮胎接地磨擦的非线性特性,建立了基于LuGre摩擦模型的轮胎多边形磨损的动力学模型。通过仿真给出了能够引起自激振动的车速和轮胎初始前束角范围。这些结果为减小或消除轮胎的自激振动提供了理论依据。