機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)非線性摩擦建模及補(bǔ)償技術(shù)研究.pdf

1、摩擦現(xiàn)象廣泛存在于接觸且產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)的物體中。在機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中，非線性摩擦所引起的系統(tǒng)速度、位移跟蹤誤差嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)性能。因此，建立機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)精確的摩擦模型同時(shí)對摩擦干擾進(jìn)行有效的補(bǔ)償具有重要意義。本文對機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)摩擦建模與補(bǔ)償理論進(jìn)行了深入研究。主要工作如下:
　　首先，基于粘性摩擦實(shí)際特性對經(jīng)典的LuGre模型進(jìn)行了修正，提出了一種基于LuGre的分段摩擦模型。該模型對系統(tǒng)的摩擦在速度區(qū)間上進(jìn)行分段建模:在低速區(qū)間

2、，摩擦模型仍采用LuGre模型;在高速的粘滑區(qū)間，采用對數(shù)模型對粘性摩擦進(jìn)行建模，該對數(shù)模型能夠精確描述“粘性摩擦增加的速率隨著速度增加而減小”的現(xiàn)象。
　　建立了基于LuGre的分段摩擦模型的Simulink仿真模型。利用此仿真模型仿真得出摩擦的預(yù)滑動(dòng)特性、變臨界摩擦力特性以及滯后等摩擦動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)仿真得出了摩擦所引起的機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)“低速爬行”現(xiàn)象、“極限環(huán)振蕩”現(xiàn)象以及雙向速度跟蹤時(shí)的“過零”畸變，位置跟蹤時(shí)的“平頂”現(xiàn)象。

3、仿真結(jié)果表明了所提模型對摩擦進(jìn)行表征的準(zhǔn)確性。
　　在分析非線性最小二乘、遺傳算法對非線性摩擦模型待定參數(shù)的辨識效果基礎(chǔ)上，提出了一種基于混合遺傳算法的摩擦模型參數(shù)辨識方法，引入了基于爬山搜索的局部搜索算子對種群個(gè)體進(jìn)行操作，提高了算法局部尋優(yōu)能力。仿真結(jié)果表明所提方法對摩擦模型參數(shù)辨識具有較高的精度。
　　最后，設(shè)計(jì)了基于所提分段摩擦模型的補(bǔ)償策略，在Simulink平臺中建立了補(bǔ)償策略的仿真模型，利用所建仿真模型驗(yàn)證了補(bǔ)