含齿隙环节伺服系统的补偿控制

论文摘要

在机电伺服系统中,齿隙是影响伺服系统动态性能和稳态精度的重要因素,除引起传动误差外,轮齿的刚性碰撞还会产生严重的振荡和噪音,导致系统稳定性下降。为了减弱或消除齿隙给系统带来的危害,提高伺服跟踪性能,有必要对系统中的齿隙实施有效的补偿。为此,本文首先介绍了目前常用的几种齿隙非线性模型,并总结了目前国内外关于齿隙非线性补偿控制的研究现状;其次提出了一个连续可微的模型来近似表示传统的齿隙死区模型,并基于此模型,以典型机电位置伺服系统为研究对象,应用反步积分方法,引入齿隙参数自适应机制,通过依次选择Lyapunov函数,设计了基于状态反馈的自适应控制器,保证了参数估值的收敛性和系统的全局稳定性。仿真计算结果表明,与传统的PID控制相比,反步积分自适应控制方法显著地降低了齿隙对伺服性能的影响,提高了系统的跟踪精度和鲁棒性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文工作的目的和主要内容
• 第二章 齿隙非线性
• 2.1 齿隙对伺服系统性能的影响
• 1 中的齿隙对系统精度的影响'>2.1.1 G₁中的齿隙对系统精度的影响
• 2 中齿隙对系统稳定性的影响'>2.1.2 G₂中齿隙对系统稳定性的影响
• 3 中齿隙对伺服稳定性和精度的影响'>2.1.3 G₃中齿隙对伺服稳定性和精度的影响
• 2.2 齿隙模型
• 2.2.1 迟滞模型
• 2.2.2 死区模型
• 2.2.3 “振-冲”模型
• 2.3 含齿隙伺服系统的控制方法
• 2.3.1 输入端齿隙非线性系统
• 2.3.2 输出端齿隙非线性系统
• 2.3.3 内部齿隙非线性系统
• 2.4 本章小结
• 第三章 近似齿隙死区模型
• 3.1 近似齿隙死区模型
• 3.1.1 近似死区函数
• 3.1.2 近似齿隙死区模型
• 3.2 本章小结
• 第四章 基于反步积分方法齿隙非线性驱动系统的控制
• 4.1 反步积分自适应基础理论
• 4.1.1 自适应控制概述
• 4.1.2 反步积分自适应方法概述
• 4.2 基于反步积分方法的自适应控制
• 4.2.1 系统模型
• 4.2.2 基于反步积分方法的自适应控制器设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 仿真结果分析
• 5.1 PID 控制
• 5.1.1 PID 控制原理
• 5.1.2 PID 参数整定
• 5.2 反步积分自适应（BIA）控制与PID 控制方法仿真比较
• 5.2.1 跟踪误差分析
• 5.2.2 系统的自适应分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 论文存在的不足及研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 在读期间的研究成果