齒輪傳動伺服系統(tǒng)非線性摩擦補償控制研究.pdf

1、本研究來源于國家自然科學基金面上項目----工業(yè)機器人高可靠精密濾波驅(qū)動裝置應用基礎(chǔ)研究。隨著工業(yè)機器人的快速發(fā)展，實際應用中對減速器的可靠性和傳動精度提出了更高的要求。柔性濾波驅(qū)動機構(gòu)是重慶大學王家序教授針對工業(yè)機器人使用性能和傳統(tǒng)減速器的突出問題，發(fā)明的一種高可靠、輕量化的精密少齒差減速機構(gòu)。精密機構(gòu)結(jié)構(gòu)比常見驅(qū)動機構(gòu)復雜，摩擦和彈性變形等非線性因素對系統(tǒng)控制精度影響較大，大大影響著系統(tǒng)的傳動性能。本文以齒輪傳動伺服系統(tǒng)為研究對象，

2、重點考慮摩擦這一非線性因素對系統(tǒng)的影響，通過建立動力學模型，提出控制方案并合理設(shè)計控制器，以補償非線性摩擦對系統(tǒng)的影響，進而提高系統(tǒng)的傳動控制性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①對幾種摩擦模型做了綜合性的概述，也對常見的摩擦補償方法進行了介紹。對比幾種摩擦模型，得到了靜態(tài)摩擦模型和動態(tài)摩擦模型各自的優(yōu)缺點。針對不同的機械系統(tǒng)，根據(jù)使用條件及靈敏度等各方面要求，確定出了選擇模型的相應標準。摩擦模型的選用標準為后面的研究提供了理論基礎(chǔ)和

3、支撐。②在考慮摩擦的情況下，建立了系統(tǒng)的簡化動力學模型，通過系統(tǒng)的速度—轉(zhuǎn)矩實驗測得了系統(tǒng)的Stribeck曲線，對摩擦模型進行離線參數(shù)辨識得到了LuGre摩擦模型的動靜態(tài)參數(shù)；然后基于LuGre摩擦模型提出了前饋補償控制方案，根據(jù)力矩平衡原理設(shè)計摩擦前饋通道，并設(shè)計了控制器。利用Matlab仿真，得到系統(tǒng)在補償前和補償后的位置跟蹤和速度跟蹤。③針對齒輪傳動系統(tǒng)中存在的非線性摩擦力，基于LuGre摩擦模型，提出了一種自適應摩擦補償方法。