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摩擦非线性环节的特性、建模与控制补偿综述 被引量:91
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作者 刘强 尔联洁 刘金琨 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2002年第11期45-52,共8页
首先介绍了机械伺服系统中摩擦非线性环节的动态、静态特性的研究成果和目前常用的几种摩擦模型 ,讨论了摩擦非线性环节对伺服系统的动态性能和静态性能的影响 ,以及摩擦非线性环节导致的极限环振荡、低速爬行等现象。然后对有关摩擦补... 首先介绍了机械伺服系统中摩擦非线性环节的动态、静态特性的研究成果和目前常用的几种摩擦模型 ,讨论了摩擦非线性环节对伺服系统的动态性能和静态性能的影响 ,以及摩擦非线性环节导致的极限环振荡、低速爬行等现象。然后对有关摩擦补偿方法方面的研究成果进行了总结 ,介绍了传统的摩擦补偿方法和基于智能控制理论的摩擦补偿方法方面的研究成果。最后 ,展望了该领域今后的发展方向。 展开更多
关键词 摩擦非线性环节 控制补偿 摩擦 摩擦建模 摩擦补偿 机械伺服系统
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高精度永磁直线同步电动机伺服系统鲁棒位置控制器的设计 被引量:41
2
作者 郭庆鼎 周悦 郭威 《电机与控制学报》 EI CSCD 1998年第4期208-212,共5页
详细地介绍了高精度、微进给永磁直线交流同步电动机(PMLSM)驱动系统鲁棒位置控制器的设计。首先,在空载情况下,由静态实验获得非线性摩擦系数模型,通过前馈摩擦补偿器补偿非线性摩擦。其次,由递推最小二乘估计器RLS和负... 详细地介绍了高精度、微进给永磁直线交流同步电动机(PMLSM)驱动系统鲁棒位置控制器的设计。首先,在空载情况下,由静态实验获得非线性摩擦系数模型,通过前馈摩擦补偿器补偿非线性摩擦。其次,由递推最小二乘估计器RLS和负载扰动力观测器构成的估计器,估计动子质量、粘滞摩擦系数和负载扰动力。设计积分—比例IP位置控制器以满足跟踪指令和抑制扰动。将观测的负载扰动力前馈,进一步增强系统的鲁棒性。 展开更多
关键词 直线同步电动机 永磁电机 伺服系统 位置控制器
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LuGre摩擦模型对伺服系统的影响与补偿 被引量:42
3
作者 周金柱 段宝岩 黄进 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期990-994,共5页
摩擦是影响伺服系统性能的一个主要因素.为了研究摩擦的影响与补偿,本文首先建立了基于动态LuGre摩擦的机电伺服系统模型.根据LuGre模型,构造了一个非线性观测器来估计摩擦力矩.然后,积分反步自适应控制算法被设计从而实现了摩擦补偿和... 摩擦是影响伺服系统性能的一个主要因素.为了研究摩擦的影响与补偿,本文首先建立了基于动态LuGre摩擦的机电伺服系统模型.根据LuGre模型,构造了一个非线性观测器来估计摩擦力矩.然后,积分反步自适应控制算法被设计从而实现了摩擦补偿和负载扰动估计,并使用Lyapunov函数证明了闭环系统的稳定性.仿真结果表明:LuGre摩擦会对伺服系统产生极限环振荡以及低速爬行的影响,并且提出的补偿方法能够降低摩擦对伺服系统性能的影响以及提高了系统的跟踪精度和鲁棒性. 展开更多
关键词 LuGre摩擦模型 摩擦补偿 积分反步自适应控制 伺服系统
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基于LuGre模型实现精密伺服转台摩擦参数辨识及补偿 被引量:33
4
作者 于伟 马佳光 +1 位作者 李锦英 肖靖 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期2736-2743,共8页
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... 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率达1kHz,已实现了速度-电流双闭环控制。实际拟合实验中,拟合与实测速度曲线的误差均方差为2.9×10-3rad/s;速度跟踪实验中,对于幅值为0.032 4rad/s,频率为0.5Hz的给定正弦信号,摩擦补偿消除了波形失真,系统速度跟踪误差的均方差减少27%。实验表明,用该方法测量转台摩擦参数精确度高,基于辨识参数的摩擦补偿可提高光学伺服转台低速低频段的速度跟踪精度。 展开更多
关键词 伺服转台 LUGRE模型 参数辨识 摩擦补偿 转动惯量
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光电望远镜伺服系统速度环的自抗扰控制 被引量:32
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作者 王帅 李洪文 +1 位作者 孟浩然 吴庆林 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期2442-2449,共8页
针对大口径光电望远镜惯量大、存在摩擦非线性的特点,设计了自抗扰控制器以改善伺服系统的速度响应特性。介绍了自抗扰控制器的工作原理和基本结构,给出了控制器参数的选择依据,并仿真分析了各个参数的作用效果。最后,在实际望远镜转台... 针对大口径光电望远镜惯量大、存在摩擦非线性的特点,设计了自抗扰控制器以改善伺服系统的速度响应特性。介绍了自抗扰控制器的工作原理和基本结构,给出了控制器参数的选择依据,并仿真分析了各个参数的作用效果。最后,在实际望远镜转台上和常规PID控制器进行了对比实验。结果表明,采用自抗扰控制器,既可以实现大速度阶跃响应快速无超调,又可以缩短低速阶跃响应时间、改善低速平稳性。在以0.005(°)/s速度运行时,系统稳定时间为1s,速度波动标准差为0.000 082(°)/s,最大值为0.000 42(°)/s,性能明显优于传统的PID控制系统。实验结果证明自抗扰控制器对摩擦、饱和等非线性因素具有抑制能力,可以提高望远镜伺服系统的调速性能。 展开更多
关键词 光电望远镜 自抗扰控制 摩擦补偿 输入饱和 低速性能 伺服控制
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精密实验平台的非线性摩擦建模与补偿 被引量:30
6
作者 向红标 裘祖荣 +4 位作者 李醒飞 谭文斌 朱嘉 陈诚 张晨阳 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1119-1127,共9页
非线性摩擦是影响高精度机械伺服系统动静态性能的主要因素之一。针对精密实验平台随行程位置不同表现出不同的摩擦特性,提出了一种基于LuGre模型的改进型摩擦建模方法,以速度和行程位置信号作为模型的输入变量,并用遗传算法对该模型的... 非线性摩擦是影响高精度机械伺服系统动静态性能的主要因素之一。针对精密实验平台随行程位置不同表现出不同的摩擦特性,提出了一种基于LuGre模型的改进型摩擦建模方法,以速度和行程位置信号作为模型的输入变量,并用遗传算法对该模型的动静态参数进行辨识。基于改进型摩擦模型,分别通过精密实验运动平台及其相应的伺服仿真平台进行了摩擦现象和摩擦前馈补偿的实验和仿真。实验结果表明,摩擦补偿后的跟踪误差值约为补偿前的1/3,系统的静差也由原来1.4μm减小到0.4μm,与仿真平台摩擦补偿前后的现象基本一致。该改进型LuGre摩擦模型能直观、精确地描述实验平台的摩擦特性,基于该摩擦模型的前馈补偿减小了系统的跟踪误差,提高了系统的定位精度。 展开更多
关键词 伺服系统 摩擦建模 摩擦补偿 遗传算法
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两种补偿动态摩擦力的先进控制策略 被引量:20
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作者 丛爽 DeCarliAlessandro 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 1998年第2期236-240,共5页
在小型DC伺服电机中,静摩擦力和库仑摩擦力的影响是相当明显的.本文提出了改善系统响应特性的两种控制策略.第一种基于摩擦力模型的在线补偿,适用于变化信号的跟踪.第二种基于自学习原理的重复控制,适用于周期信号的跟踪.两种... 在小型DC伺服电机中,静摩擦力和库仑摩擦力的影响是相当明显的.本文提出了改善系统响应特性的两种控制策略.第一种基于摩擦力模型的在线补偿,适用于变化信号的跟踪.第二种基于自学习原理的重复控制,适用于周期信号的跟踪.两种控制策略均已实施在计算机控制的伺服系统中.给出了与常规控制结果的对比. 展开更多
关键词 运动控制 先进控制策略 摩擦力补偿 机电系统
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电动舵机伺服系统非线性辨识及补偿 被引量:28
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作者 肖前进 贾宏光 +2 位作者 章家保 韩雪峰 席睿 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期2038-2047,共10页
为提高电动舵机伺服系统的跟踪精度,提出了辨识、测试它的摩擦和间隙非线性及对其进行补偿的方法。针对位置和速度双闭环控制的电动舵机伺服系统,建立了基于LuGre摩擦和迟滞间隙的数学模型;依据模型采用前馈补偿方法对系统中的摩擦进行... 为提高电动舵机伺服系统的跟踪精度,提出了辨识、测试它的摩擦和间隙非线性及对其进行补偿的方法。针对位置和速度双闭环控制的电动舵机伺服系统,建立了基于LuGre摩擦和迟滞间隙的数学模型;依据模型采用前馈补偿方法对系统中的摩擦进行补偿,同时采用逆模型方法对系统中的间隙进行补偿控制。实验显示,对于幅值为1°,频率为2.5Hz的给定正弦信号,补偿后系统的最大位置跟踪误差由原来的0.166°减小到了0.096°,最大速度跟踪误差由原来的2.723r/min减小到了0.393r/min。结果表明,本文提出的辨识测试方法能够精确地获得摩擦和间隙模型,基于该模型的补偿能够有效地提高电动舵机伺服系统的跟踪精度。 展开更多
关键词 电动舵机伺服系统 非线性 LuGre摩擦 迟滞间隙 辨识及补偿
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基于摩擦自适应补偿的转台变结构控制器设计 被引量:18
9
作者 张锦江 陈兴林 +1 位作者 冯汝鹏 王常虹 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第4期92-95,共4页
针对摩擦直接影响飞行仿真转台跟踪和定位精度 ,还可能引起转轴的低速爬行 ,以某型飞行仿真转台的一轴为对象设计了基于摩擦自适应补偿的变结构控制器 ,在分析了摩擦模型及其对系统特性影响的基础上 ,通过摩擦补偿削弱了由于摩擦造成的... 针对摩擦直接影响飞行仿真转台跟踪和定位精度 ,还可能引起转轴的低速爬行 ,以某型飞行仿真转台的一轴为对象设计了基于摩擦自适应补偿的变结构控制器 ,在分析了摩擦模型及其对系统特性影响的基础上 ,通过摩擦补偿削弱了由于摩擦造成的系统滞滑现象 .通过变结构控制器设计克服了不精确摩擦补偿的缺点 ,在不需要精确的摩擦模型条件下保证了系统的鲁棒性能 .通过实验表明该方法的控制效果比常规PID大大提高 ,因此是一种较为实用和有效的设计方法 . 展开更多
关键词 摩擦补偿 变结构控制 飞行仿真转台 自适应补偿
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数控进给伺服系统摩擦补偿控制仿真 被引量:26
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作者 智淑亚 吴洪兵 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2019年第4期361-365,共5页
针对伺服系统传动机构中摩擦对系统控制精度的影响问题,提出了一种遗传算法与模糊控制复合方法.建立了Stribeck+静摩擦力模型,设计了一种基于遗传算法的模糊补偿控制器,并将模糊补偿控制器应用于伺服系统中进行仿真.仿真结果表明,此方... 针对伺服系统传动机构中摩擦对系统控制精度的影响问题,提出了一种遗传算法与模糊控制复合方法.建立了Stribeck+静摩擦力模型,设计了一种基于遗传算法的模糊补偿控制器,并将模糊补偿控制器应用于伺服系统中进行仿真.仿真结果表明,此方法不仅可有效抑制摩擦力对数控进给伺服系统的非线性作用及系统的低速爬行现象,而且可提高进给伺服系统的动态性能.采用不同的初始控制规则进行分析后发现,设置的初始值对遗传算法的收敛速度和系统的摩擦补偿均具有良好效果. 展开更多
关键词 进给伺服系统 摩擦力模型 模糊PID控制 摩擦补偿 遗传算法 补偿控制器 跟踪误差
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超低速高精度转台中摩擦力矩的动态补偿 被引量:13
11
作者 吴盛林 刘春芳 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期393-396,共4页
该文分析了三轴飞行仿真转台的摩擦特性 ,并采用了一种新的摩擦模型(LuGre摩擦模型 )对转台中的摩擦力矩进行动态实时补偿。提高了转台精度 。
关键词 超低速高精度台 摩擦力矩 三轴飞行仿真转台 摩擦模型 动态补偿 液压系统 飞行测试
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直线电机伺服系统的自适应模糊摩擦补偿 被引量:19
12
作者 张国柱 陈杰 李志平 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第1期154-160,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 自适应模糊控制 摩擦补偿 直线电机 复合自适应律
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一种具有参数不确定性的直流电机系统鲁棒自适应摩擦补偿方法(英文) 被引量:17
13
作者 克晶 苏宝库 曾鸣 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第7期117-122,共6页
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参数不确定性,为提高转台摇摆状态位置跟踪精度,提出了一种新的鲁棒自适应补偿控制器。电机中摩擦模型采用摩擦参数为非一致性变化的LuGre动态摩擦模型。该控制器包... 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参数不确定性,为提高转台摇摆状态位置跟踪精度,提出了一种新的鲁棒自适应补偿控制器。电机中摩擦模型采用摩擦参数为非一致性变化的LuGre动态摩擦模型。该控制器包含一个参数自适应律和等效PID控制律来估计未知LuGre模型参数和电机参数并给与补偿。最后Lyapunov方法和仿真结果证明该鲁棒自适应补偿控制器保证了闭环系统全局稳定性和对期望位置信号的渐进跟踪,提高了转台摇摆跟踪精度。 展开更多
关键词 直流电机系统 鲁棒自适应摩擦补偿 参数不确定性 自适应控制 PID控制 力矩电机
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基于LuGre模型的电液伺服系统摩擦力矩动态补偿 被引量:9
14
作者 吴盛林 刘春芳 《机床与液压》 北大核心 2003年第2期67-69,共3页
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。
关键词 LUGRE模型 电液伺服系统 摩擦力矩 动态补偿 仿真 摩擦模型
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基于干扰观测器的惯性平台摩擦补偿方法 被引量:18
15
作者 于爽 付庄 +1 位作者 闫维新 赵言正 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期1830-1833,共4页
为研究摩擦对惯性平台跟踪性能的影响,根据摩擦力的Stribeck曲线建立了平台伺服系统中的摩擦力矩仿真模型,并提出用干扰观测器的方法来补偿其干扰.在介绍了干扰观测器的设计方法的基础上,建立了带有摩擦干扰的平台跟踪系统的控制模型.... 为研究摩擦对惯性平台跟踪性能的影响,根据摩擦力的Stribeck曲线建立了平台伺服系统中的摩擦力矩仿真模型,并提出用干扰观测器的方法来补偿其干扰.在介绍了干扰观测器的设计方法的基础上,建立了带有摩擦干扰的平台跟踪系统的控制模型.仿真结果表明,干扰观测器对摩擦干扰力矩有很好的补偿作用,使惯性平台的跟踪精度和抗干扰能力得到了提高. 展开更多
关键词 摩擦力矩 惯性平台 干扰观测器 补偿
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基于LuGre模型的电液加载系统摩擦补偿 被引量:16
16
作者 王晓东 焦宗夏 谢劭辰 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期1254-1257,共4页
为了提高电液加载系统控制精度,针对摩擦问题提出了基于LuGre摩擦模型的前馈补偿方法.建立了用于摩擦仿真分析和补偿器设计的电液加载系统数学模型;通过实验获取并分析了相关的摩擦数据;基于实验数据进行LuGre模型参数辨识,把LuGre模型... 为了提高电液加载系统控制精度,针对摩擦问题提出了基于LuGre摩擦模型的前馈补偿方法.建立了用于摩擦仿真分析和补偿器设计的电液加载系统数学模型;通过实验获取并分析了相关的摩擦数据;基于实验数据进行LuGre模型参数辨识,把LuGre模型和辨识结果引入电液加载系统数学模型,并进行仿真结果与实际摩擦数据的对照,证明了LuGre摩擦模型的准确性.设计前馈补偿器,进行了实验对比,实验结果表明前馈补偿器可将摩擦产生的控制误差有效地降至未补偿时的30%左右. 展开更多
关键词 液压 加载 模拟器 摩擦 补偿 辨识
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机器人关节摩擦建模与补偿研究 被引量:17
17
作者 吴晓敏 刘暾东 +2 位作者 贺苗 高凤强 邵桂芳 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期44-50,共7页
为了降低温度变化导致机器人关节摩擦补偿失效、跟踪精度降低的问题,提出一种考虑温度变化的Stribeck摩擦改进模型。通过非线性最小二乘法建立系统参数辨识模型,利用L-M (Levenberg-Marquardt)法对该模型进行迭代求解,建立温度影响下... 为了降低温度变化导致机器人关节摩擦补偿失效、跟踪精度降低的问题,提出一种考虑温度变化的Stribeck摩擦改进模型。通过非线性最小二乘法建立系统参数辨识模型,利用L-M (Levenberg-Marquardt)法对该模型进行迭代求解,建立温度影响下的非线性Stribeck摩擦模型。为验证模型的有效性,引入基于摩擦模型的前馈补偿方法,设计了机器人关节的轨迹跟踪实验。实验结果表明,改进的Stribeck摩擦模型能够准确地描述不同温度下摩擦的变化规律;与基于常规Stribeck摩擦模型补偿相比较,该模型的应用能进一步提高六轴机器人关节跟踪精度。 展开更多
关键词 工业机器人 Stribeck摩擦模型 关节温度 摩擦补偿
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基于速度观测器的GMS摩擦模型辨识与补偿 被引量:16
18
作者 倪风雷 刘宏 介党阳 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第11期70-75,共6页
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... 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%。 展开更多
关键词 GMS摩擦模型 摩擦辨识 速度观测器 摩擦补偿 伺服系统
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新型摩擦模型的参数辨识及补偿实验研究 被引量:6
19
作者 王中华 王兴松 +1 位作者 王群 徐卫良 《制造业自动化》 2001年第6期30-32,42,共4页
针对影响运动控制性能的非线性摩擦因素,对一种新型摩擦模型的参数 辨识及其基于摩擦模型的补偿进行了实验研究,详细地给出了摩擦模型参数的 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... 针对影响运动控制性能的非线性摩擦因素,对一种新型摩擦模型的参数 辨识及其基于摩擦模型的补偿进行了实验研究,详细地给出了摩擦模型参数的 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。 展开更多
关键词 摩擦模型 参数辨识 摩控补偿 运动控制
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基于扰动观测器的光电稳定平台摩擦补偿策略 被引量:16
20
作者 晋超琼 张葆 +2 位作者 李贤涛 申帅 朱枫 《吉林大学学报(工学版)》 CSCD 北大核心 2017年第6期1876-1885,共10页
为了进一步提高航空光电稳定平台的抗干扰能力,提出了一种基于LuGre摩擦模型与扰动观测器(DOB)相结合的扰动补偿控制方案。首先,对某型两轴两框架平台系统速度环进行建模,并进行扰动分析,设计了扰动控制方案。然后,对平台进行摩擦模型... 为了进一步提高航空光电稳定平台的抗干扰能力,提出了一种基于LuGre摩擦模型与扰动观测器(DOB)相结合的扰动补偿控制方案。首先,对某型两轴两框架平台系统速度环进行建模,并进行扰动分析,设计了扰动控制方案。然后,对平台进行摩擦模型参数辨识试验,在摩擦补偿的基础上设计扰动观测器,并通过仿真试验验证了方案的可行性。最后,为了测试该控制方案的可行性和必要性,将航空光电稳定平台安装于模拟转台上进行试验,测试其加入摩擦补偿和扰动观测器后平台的扰动抑制能力。试验结果表明:该控制方案在模拟飞行转台以3Hz以内任意频率正弦运动的情况下,系统的扰动隔离度至少提高了14.52dB;且系统在低速运行时,其跟踪性能明显提高,跟踪误差的均方值由原来的0.1959°/s减小到0.0838°/s。同时,通过振动试验验证了该控制方案对质量不平衡引起的干扰也有很好的抑制作用,具有较好的鲁棒性和较高的实用价值。 展开更多
关键词 自动控制技术 航空光电稳定平台 摩擦补偿 参数辨识 扰动观测器
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