使用主动阻力矩的摩擦补偿新方法

针对旋转伺服系统中摩擦造成低速爬行和振荡现象,提出使用主动阻力矩进行摩擦补偿的方法,其原理是当伺服系统低速运行时,通过补偿系统主动增加负载阻力矩,并提高伺服系统控制器增益系数来降低系统输出调节量对摩擦力矩的灵敏度,应用灵敏度方程和稳定性理论证明了该方法的有效性。基于该方法设计了以磁流变制动器为核心的补偿系统,并将其应用于典型位置控制系统,建立仿真模型,仿真结果显示,在给定干扰力矩作用下,从零增加主动阻力矩至与干扰力矩数值比达到8时,跟踪误差波动幅值从0.45°降低至0.025°。该方法实时性好,并克服了高增益控制器容易给伺服系统带来振荡的不足,理论分析和仿真结果均表明补偿系统能有效抑制摩擦低速爬行和振荡现象。     

应用于伺服系统的改进摩擦模型

针对在伺服系统的摩擦补偿研究中,目前广泛应用的摩擦模型存在不足,如Dahl模型对摩擦现象描述不完整,Lu Gre模型复杂、参数过多、实际应用不稳定的问题,对其问题产生原因进行了分析和探讨,并结合伺服系统的实际运动特性,通过在模型中引入stribeck函数和整体的摩擦力项,从而给出了一种改进的摩擦模型。另外,从摩擦的stribeck效应、伺服系统中的滞-滑运动、极限环现象三个方面进行仿真,通过仿真结果分析,验证了该改进摩擦模型的有效性。     

基于摩擦补偿的电液作动器高精度控制

电液作动器因其集成度高、占用空间小,容易组成分布式集中控制系统,在航空航天与工程机械领域飞速发展,但是在低速运行工况下,由于摩擦力以及液压系统的非线性等因素,难以完成高精度轨迹跟踪工作甚至产生低速爬行。为此,从摩擦特性对电液作动器轨迹跟踪精度的影响出发,提出一种前馈补偿+ESO的控制策略,引入LuGre动态摩擦力中的鬃毛平均变形量,建立精确伺服系统状态空间方程,在Simulink平台上搭建摩擦力模型和泵控非对称缸模型,采用正弦位置指令对该解决方案的轨迹跟踪精度进行了仿真验证。结果表明:前馈补偿+ESO的控制策略跟踪误差仅为常规PID控制的1/4,跟踪精度达到0.2 mm。     

基于LuGre模型的电液伺服系统摩擦力矩动态补偿

摩擦力矩是影响电液伺服系统低速性能的主要因素。本文分析了摩擦特性，并采用一种新的摩擦模型(LuGre摩擦模型)对系统中的摩擦力矩进行了动态实时补偿的仿真研究。为设计高精度、超低速电液伺服系统提供了途径。     

自适应摩擦估计和补偿的电机伺服系统高精度控制研究

永磁直驱伺服系统由于摩擦和扰动的存在,无法满足系统准确性和稳定性的要求。基于此,提出采用自适应摩擦估计方法实现对系统中摩擦力矩的观测和补偿。建立直驱伺服系统的数学模型,设计了用于摩擦估计的状态观测器模型,为获得摩擦力矩的一般表达形式,通过多项式拟合,结合观测器输出,建立新的摩擦力矩一般表达式;提出一种具有补偿反馈和比例积分反馈的控制律,通过试验验证了提出的摩擦估计模型的有效性;开展了弦信号和方波信号下的试验研究。结果表明:所设计的控制方法能够有效估计和补偿系统中摩擦力,实现转角位置的高精度跟踪。     

基于摩擦模型的电动缸PID摩擦补偿控制研究

为改善伺服电动缸中非线性摩擦环节对其运动控制性能的影响,文章从控制角度出发,利用摩擦补偿控制策略对系统中的摩擦力进行补偿,以提高运动控制精度.首先建立了电动缸的动力学模型,然后基于LuGre摩擦模型利用PID控制算法进行了摩擦补偿控制器的设计,并采用遗传算法对摩擦参数进行了辨识,最后进行了仿真分析.通过仿真结果可以得出,增加摩擦补偿后,电动缸的位置跟踪精度有了很大的改善,验证了该摩擦补偿控制策略的有效性.     

液压转台的自适应动态摩擦补偿研究

超低速、高精度、高频响的液压转台性能提高受到动态非线性摩擦的影响.为提高液压转台的低速性能,通过分析液压转台单框动态摩擦特性,在建立转台摩擦的LuGre模型基础上,提出用一种基于LuGre模型的非线性自适应控制补偿液压转台动态摩擦.构造两个非线性观测器对液压转台LuGre摩擦状态进行精确估计,通过构造摩擦模型参数自适应率对摩擦力矩进行动态补偿,并利用Lyapunov方法证明了控制系统的全局渐近稳定性.对液压转台中框的仿真实验证明了该方法的正确性和优越性.     

飞机舵机电动伺服系统的摩擦补偿控制策略北大核心

为了解决非线性摩擦力导致飞机舵机电动伺服系统的控制性能降低这一问题,提出了一种基于改进蜂群算法的系统摩擦辨识与控制策略。首先,引入LuGre摩擦模型对系统进行数学建模,提高模型的准确性;其次,利用tent混沌映射、自适应反向轮盘赌概率选择方法及动态位置搜索方法对蜂群算法进行改进,提高算法搜索能力的自适应性、全局搜索能力和收敛精度,进而提高摩擦模型参数辨识精度;最后,结合辨识后的摩擦模型设计复合控制补偿器以补偿系统运行时产生的非线性摩擦力。实验结果表明,改进蜂群算法方法可以使摩擦参数的辨识值更精确。同时在复合补偿控制器作用下,系统跟踪误差值由1.86 Nm降至0.23 Nm,减小了约87.6%,降低了摩擦力对系统性能的影响,提升了系统的控制精度。     

X-Y数控工作台的摩擦和扰动补偿方法研究

为提高数控机床伺服系统的控制精度,对X-Y数控工作台高精度控制中的摩擦补偿和外部扰动的补偿进行了研究。建立了基于动态Lu Gre摩擦的伺服系统模型,提出了设计一个非线性双观测器来估计Lu Gre模型内部的不可测的状态,并通过自适应鲁棒控制器来实现未知的摩擦和负载转矩的补偿,同时设计神经网络观测器补偿外部扰动;利用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明,有效地解决非线性摩擦和扰动的影响,提高系统的跟踪精度和鲁棒性。     

基于重复控制补偿的电液位置伺服系统PID控制

针对典型电液位置伺服系统,设计了基于重复控制补偿的PID控制器,并通过计算机仿真,再现了系统跟踪正弦信号时的系统响应。仿真结果表明,在该控制器下,电液位置伺服系统具有良好的动态性能。     

基于补偿原理的I-PD算法对气动位置伺服系统的控制

本文对气动位置伺服系统的数学模型进行研究,并在此基础上提出了基于摩擦力前馈补偿与压力反馈控制的I—PD算法,实验结果表明该控制方法有效提高了气动位置伺服系统的定位的精确性、鲁棒性。     

搅拌摩擦焊主轴位置液压伺服控制仿真与分析

搅拌摩擦焊接技术是一种新型固相焊接技术,由于其独特的技术优势正被广泛应用于铝合金等轻质合金板的焊接中。分析了基于液压伺服技术的搅拌摩擦焊接系统,推导出主轴液压伺服系统的数学模型,在MATLAB软件的Simulink模块中搭建控制模型,分别利用模糊PID和普通PID控制理论对控制模型进行仿真。通过分析仿真结果发现:模糊PID和普通PID控制方法虽然都能实现对主轴液压系统的伺服位置和力控制,但模糊PID控制不论是在响应时间、控制精度还是抗干扰能力方面都优于普通PID控制,并且通过实验验证了模糊PID控制的可行性。     

带有摩擦前馈补偿的伺服控制器设计的研究

为了克服系统摩擦给系统带来的稳态误差和低速爬行问题，利用控制策略来补偿摩擦非线性对系统运动的负面影响是降低摩擦非线性负面影响的有效且节俭的途径。首先对交流伺服驱动的工作台进给系统进行了摩擦力测量实验，根据实验数据，建立了用于摩擦补偿控制的简化Stribeek摩擦力模型：由于XY工作台进给传动机构中存在的伺服滞后和摩擦是降低工作台位置跟踪精度两个主要因素，所以一个完整的前馈补偿方案应该包括两个部分：摩擦前馈补偿器和命令前馈补偿器。分别对命令前馈控制器和摩擦前馈补偿控制器进行了理论设计，借助于现有的GT-400运动控制器的功能，添加摩擦力补偿模块提升了工作台的跟踪精度，并和没有前馈补偿的传统控制器进行了对比研究，实验结果表明带有命令前馈和摩擦前馈的控制方案能取得更好的控制性能。     

搅拌摩擦焊主轴力控制液压伺服仿真与分析

搅拌摩擦焊接技术是一种新型固相焊接技术,由于其独特的技术优势正被广泛地应用于铝合金等轻质合金板的焊接中。分析了基于液压伺服技术的搅拌摩擦焊接主轴力控制系统,推导得出主轴液压伺服系统的力控制数学模型,在MATLAB软件的Simu LINK模块中搭建控制模型,分别利用模糊PID和普通PID控制理论对控制模型进行仿真。分析仿真结果发现:模糊PID和普通PID控制方法虽然都能实现对主轴液压系统的力控制,但模糊PID控制不论是在响应时间、控制精度还是抗干扰能力方面都优于普通PID控制,并且通过实验验证了模糊PID控制的可行性。     

Study on the compensation of error by stick-slip for high-precision table

A simple approach of compensating friction error of high-precision tables is proposed in this paper. On the basis of accurate prediction of the magnitude of the friction error and the place where it occurs, a compensator is first constructed which consists of an online friction error prediction model and rectangular compensation curves regarded as compensation pulses. Then by carrying out optimal compensation experiments several times, the parameters describing the rectangular compensation curve at certain positions can be obtained. Finally, the optimal parameters of the rectangular compensation curve at any position can be determined by interpolation and approximation. It has been shown that, the method to compensate friction error proposed in this paper can be applied to effectively compensate the friction error for all circular motions of high-precision tables.     

直驱式船舶舵机系统的低速特性建模与仿真

船舶舵机系统是重要的船舶操纵设备,它的性能直接影响船舶的稳定性和安全性。采用直驱式容积控制(DDVC)技术,克服传统液压舵机系统效率低、噪声大的缺点,设计了高性能舵机液压系统。针对在低速情况下,直驱式舵机系统所受的摩擦干扰、容积和机械损失、转矩干扰,建立了直驱式船舶舵机系统模型,并且基于AMESim/Simulink的联合仿真对该系统在理想状态和低速状态下的特性进行分析。结果表明:系统中的摩擦、转矩干扰等非线性因素导致直驱式舵机低速运动时出现了爬行和死区现象,严重影响了系统运动的平稳性,需要通过相应的摩擦补偿控制来消除或减小其对低速性能的影响。     

基于AMESim-MATLAB的滑模模糊阻抗力位切换控制

为提高电液伺服系统在不同工况下位置跟踪和力跟踪性能,并减小力位切换时的力位跟踪误差,提出一种基于滑模模糊阻抗的力位切换控制策略。在自由空间中采用滑模控制提高系统位置跟踪性能,在接触空间采用基于位置的模糊阻抗控制提高液压缸从自由空间到接触空间的接触力稳定性。在建立AMESim模型基础上,与MATLAB/Simulink建立联合仿真,结果表明：该控制算法对电液伺服系统有良好的力位跟踪能力,有效减小了力位切换过程中力位跟踪误差。