基于名义特性轨迹跟随方法的摩擦补偿研究

论文摘要

机电伺服系统中，不可避免的存在摩擦，严重影响了系统的控制性能。本文基于名义特性轨迹跟随方法，对机电伺服系统的摩擦补偿进行了研究。对摩擦的基本情况进行了概述，在此基础上，介绍了非线性摩擦模型和摩擦补偿。摩擦模型包括静态摩擦模型和动态摩擦模型，摩擦补偿方法包括基于模型的摩擦补偿和基于非模型的摩擦补偿。对基于非模型的摩擦补偿方法——名义特性轨迹跟随方法进行了理论探讨。介绍了名义特性轨迹跟随控制器的原理和具体设计步骤。设计了基于MATLAB7.0／xPC目标环境的倒立摆小车网络实时运动控制平台，对实验平台的硬件和软件进行了介绍。对速度信号进行了频谱分析并设计了相应的数字低通滤波器。通过对系统的实时开环辨识，建立了电机空载状况下名义特性轨迹跟随控制器。建立了电机空载状况数字PD控制器，与名义特性轨迹跟随控制器进行了多种不同运行工况下性能比较实验。结果表明，名义特性轨迹跟随控制器明显表现出优于数字PD控制器的控制性能。这同时表明名义特性轨迹跟随控制器定位精度高，对摩擦干扰具有很强的抑制作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的工程背景、目的和意义
• 1.1.1 课题的工程背景
• 1.1.2 课题的研究目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文研究的主要内容
• 第二章 非线性摩擦模型与摩擦补偿
• 2.1 概述
• 2.2 摩擦模型
• 2.2.1 静态摩擦模型
• 2.2.2 动态摩擦模型
• 2.3 摩擦补偿
• 2.3.1 基于模型的摩擦补偿
• 2.3.2 基于非模型的摩擦补偿
• 2.4 结论
• 第三章 名义特性轨迹跟随方法的理论基础
• 3.1 问题描述
• 3.2 控制器结构
• 3.3 设计步骤
• 3.3.1 开环控制实验
• 3.3.2 名义特性轨迹辨识
• 3.3.3 补偿器设计
• 3.4 结论
• 第四章 实验平台介绍
• 4.1 硬件介绍
• 4.2 软件系统介绍
• 4.2.1 RTW 环境介绍
• 4.2.2 xPC Target 环境介绍
• 4.3 结论
• 第五章 实验验证
• 5.1 速度检测与滤波
• 5.1.1 滤波的意义
• 5.1.2 滤波器选择
• 5.1.3 开环实时实验
• 5.1.4 滤波结果
• 5.2 实时名义特性轨迹
• 5.3 实时实验结果
• 5.3.1 数字 PD 控制原理
• 5.3.2 期望输入曲线
• 5.3.3 实验结果
• 5.4 结论
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢