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。     

机电伺服系统非线性摩擦自适应补偿的研究

非线性摩擦是影响机电伺服系统控制性能的主要因素,尤其是在低速、速度换向等情况下,它往往会造成系统的跟踪误差、极限环等不良反应。在分析摩擦形成机理与特性的基础上,介绍了LuGre摩擦模型,通过李雅普诺夫稳定性分析方法,设计了基于LuGre模型的非线性摩擦自适应补偿算法,在线辨识出摩擦模型参数,构造一个双闭环状态观测器来估计摩擦状态变量,降低了由于非线性摩擦给机电伺服系统带来的不良影响。仿真和实验结果证明了所提方法的有效性。     

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。     

基于LuGre模型的伺服系统摩擦补偿策略研究

利用摩擦力LuGre模型能很好地诠释摩擦力的动静态特性。本研究首先采用遗传算法辨识Stribeck曲线的参数,将其作为LuGre模型的静态参数。其次,采用阶跃响应曲线拟合得到LuGre模型的动态参数。最后,基于已经辨识的LuGre模型构建S函数,对伺服系统做前馈补偿。针对某型号转台伺服系统,所采用辨识方法的辨识精度高、速度快且鲁棒性好;所设计的前馈补偿器能有效改善转台伺服系统的低速性能。     

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.     

基于观测器的伺服系统低速摩擦补偿分析

针对两种不同的非线性摩擦观测器,推导了基于无刷直流电动机非线性模型的零速度时间隔△Ｔ解析表达式,通过仿真证实,利用基于库仑摩擦模型的摩擦观测器可以有效地改善系统的低速控制性能。     

控制受限的直流伺服系统非线性摩擦补偿

针对机电位置伺服系统实际运行时不可测摩擦状态和控制输入限制问题,设计了一种基于辅助系统的鲁棒饱和补偿跟踪策略。该控制策略将包含未知外摩擦状态项视为未知输入,构造不可测摩擦状态观测器。为了解决输入控制受限问题,基于辅助系统设计鲁棒饱和补偿控制器,把它考虑到自适应鲁棒控制器设计进行补偿。仿真和实验结果表明,该补偿策略提高了直流伺服系统的精度,为该类伺服系统高性能控制的分析与设计提供一种理论参考。     

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.     

高精度位置伺服系统的鲁棒非线性摩擦补偿控制

对含非线性摩擦环节的位置伺服系统，提出一种基于Lyapunov直接法的非线性鲁棒控制算法，在非线性摩擦函数未知和系统参数时变的情况下，使跟踪误差趋于零，并以转台伺服系统为例进行数值仿真，结果表明该方法有效，且有很强的鲁棒性。     

伺服系统摩擦的改善

通过分析摩擦对伺服系统运动过程的影响 ,总结出其产生的原因 ,并提出应用加速度负反馈可有效地克制低速的跳动问题 ,实践证明行之有效     

基于摩擦补偿的直流伺服系统变增益自抗扰控制器

针对摩擦非线性影响直流伺服系统控制性能的问题,提出了一种基于LuGre模型的变增益自抗扰控制(VGADRC)方法。建立了含LuGre模型的直流伺服系统微分方程模型。基于该模型设计摩擦补偿与自抗扰控制(ADRC)相结合的复合控制器。该控制器在不增大观测器增益的前提下,利用LuGre模型前馈补偿系统中的摩擦非线性,同时减小量测噪声对系统的影响。此外,为抑制传统线性扩张状态观测器(LESO)初始时刻引起的峰值问题,采用三阶变增益线性扩张状态观测器(VGLESO)对系统中的总扰动进行估计。最后仿真结果表明,采用所提控制方案能有效提高系统的低速跟踪性能和动态性能。     

伺服系统的神经网络摩擦力自适应补偿研究

在高精度伺服系统中，摩擦力是影响其低速性能的关键因素。文章分析了摩擦力的特性、数学模型、及其对伺服系统性能的影响，提出了基于RBF网络的自适应摩擦力补偿方法，并将其与参数线性化模型相比较。在某单轴速率／位置转台的控制系统中的应用结果表明，该方法能有效地改善伺服系统的性能。     

基于BackStepping-积分控制策略的含摩擦伺服系统研究

为了使含摩擦伺服系统能获得较好的控制精度与控制性能,提出了一种基于backstepping-积分的控制策略。首先根据现实中的摩擦效应及以前学者的研究成果,选择相应的摩擦模型,并建立伺服系统数学模型;其次根据反步法推导含摩擦伺服系统的控制律,并通过控制器设计时构建系统的李雅普诺夫函数证明系统的稳定性。仿真结果验证了基于反步法设计控制器的控制效果,但是受摩擦参数变化等因素影响,控制系统存在稳态误差,考虑到PID控制系统中积分环节作用,提出了backstepping-积分复合控制策略,通过引入积分环节,改进了反步控制器的设计方法,仿真验证该复合控制策略对消除系统稳态误差的有效性;最终验证了backstepping-积分控制方法在电机同步控制中的应用效果。     

考虑模型不确定性的基于分解控制直流电机系统的摩擦补偿方法

针对陀螺漂移测试转台直流力矩电机系统中存在的非线性动态摩擦和电机波动力矩，为提高转台摇摆状态位置跟踪精度，该文基于分解控制的设计方法提出了一种新的鲁棒自适应摩擦补偿方法。该设计具有积分形式的自适应补偿器来补偿常值的可参数化的摩擦模型不确定性，而设计鲁棒补偿器来补偿不可参数化的摩擦模型不确定性。最后综合两种补偿器形成完整的补偿控制律。Lyapunov方法证明了闭环系统全局稳定性和对期望位置信号的渐进跟踪性能，仿真结果证实了该补偿方法对高精度运动曲线跟踪的有效性。     

考虑频变参数补偿算法的长线距离保护

特高压长距离输电线路的测量阻抗与故障距离不成正比,并且故障暂态过程中谐波丰富,只有计及频变参数的影响,长输电线路距离保护才能够正确地反映故障点位置.为此,根据传输线路方程,在分布参数模型的基础上构造补偿矩阵,利用有限脉冲响应滤波器描述线路频变参数特性.实际应用中,新的距离保护原理由保护安装处的测量电压和电流,利用长距离传输线路精确数学模型计算整定点处的电压和电流,并以此为观测点构造距离保护.仿真结果表明,所提出的算法能够在时域里快速、准确地识别故障位置,有效提高了长线距离保护的性能.     

基于自适应速度前馈补偿的快速伺服系统研究

设计了一种带有模型参考自适应速度前馈补偿的快速响应电动伺服系统,解决了无减速器电机直驱系统或小减速比伺服系统的大负载扰动问题。所采用的控制策略既发挥了模型参考自适应控制的优点,又避免了复杂而严格的稳定性约束问题,使得系统可以大范围适应输入和控制增益的变化。仿真试验结果表明该系统对负载扰动具有较强的自适应能力,控制策略易于实现,具有较强的实用意义。     

交流伺服系统负载扰动补偿控制

针对未知负载扰动对伺服系统动态性能的影响,提出一种基于降阶扩展卡尔曼滤波器(EKF)的负载转矩在线辨识及补偿方法。根据交流永磁同步电机(PMSM)机械运动方程,建立了负载转矩辨识数学模型,研究了在同一组PID参数控制下,负载转矩补偿前后系统位置误差的变化。仿真与实验结果均表明,所提出的降阶EKF能有效辨识负载转矩,采用转矩补偿控制后,明显减小了系统中由于负载扰动引起的位置误差,提高了系统的抗负载干扰能力。     

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。     

一种考虑铁心磁滞特性的CVT电压补偿算法

针对CVT铁心磁滞饱和特性影响其测量准确度的问题,通过对CVT模型进行分析,发现CVT测量误差主要来自励磁电流非正弦分量引起的电容器和调节电抗器的压降。提出一种考虑铁心磁滞特性的CVT二次电压补偿算法。该算法考虑了铁心磁滞特性的影响,通过计算出CVT中分压电容器和电抗器的压降,并将其补偿到二次电压测量值来获得一次侧电压的准确值。仿真结果验证了该算法的可行性,证明该算法在稳态和故障时均能减小CVT的测量误差,明显提高CVT电压测量准确性。此外,该算法计算量较小,过程较简单,有利于提高计量或继电保护器设备的工作效率。     

永磁同步伺服系统摩擦力和扰动补偿方法研究

伺服系统在低速运动时其控制精度极易受到摩擦力等扰动影响。通过对滚珠丝杠平台中摩擦力和扰动的分析,提出了一种基于LuGre摩擦力模型和降阶扩张状态观测器(RESO)的扰动补偿方法。首先利用曲线拟合和遗传算法辨识出系统LuGre摩擦力模型的参数,利用辨识出参数的摩擦力模型实现对系统中摩擦力的补偿;其次通过RESO实现对摩擦力的过补偿和欠补偿以及系统中其他集总扰动的观测补偿。试验结果表明该方法不仅可以提高摩擦力补偿的效果,同时还能对系统扰动进行抑制,有效提高了系统的跟踪精度。