機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)的磁滯建模與補(bǔ)償控制研究.pdf

1、磁滯特性廣泛存在于機(jī)電伺服系統(tǒng)中，例如電動機(jī)與負(fù)載連接處的電機(jī)軸側(cè)，運(yùn)動處于預(yù)滑動區(qū)存在靜摩擦力作用的情況，摩擦與間隙共同作用的情況以及壓電材料的磁滯特性等。由于磁滯特性是一種硬非線性特性(Hard non-linearity)，在微機(jī)械精密加工中，磁滯的存在嚴(yán)重影響了加工精度和系統(tǒng)性能，造成很大的誤差，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生極限環(huán)，很大程度上影響加工精度。所以，在實(shí)際生產(chǎn)過程中需要對磁滯特性進(jìn)行補(bǔ)償。然而，在不同的場合，磁滯又有多種不同的模

2、型表現(xiàn)形式，針對磁滯特性又有多種補(bǔ)償控制方法。因此，要對磁滯特性進(jìn)行補(bǔ)償，結(jié)合系統(tǒng)和模型的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出控制器和參數(shù)自適應(yīng)律來補(bǔ)償系統(tǒng)的磁滯特性是研究的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)出控制器之后，再對于設(shè)計(jì)的控制器進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，如果得到良好的跟蹤性能和收斂性能，則說明達(dá)到了良好的補(bǔ)償效果。
　　 本文對于含有磁滯特性的機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)，進(jìn)行了磁滯建模與補(bǔ)償控制研究，完成了以下幾方面的工作:
　　 第一，總結(jié)和分析磁滯的研究現(xiàn)狀。對于磁滯的國

3、內(nèi)國際研究現(xiàn)狀，結(jié)合磁滯與摩擦和間隙之間的關(guān)系，提出了磁滯補(bǔ)償?shù)哪康暮鸵饬x。
　　 第二，對一些常見的磁滯進(jìn)行建模，以SRV02-ET機(jī)械旋轉(zhuǎn)運(yùn)動實(shí)驗(yàn)平臺為研究對象，對系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，討論磁滯補(bǔ)償?shù)姆椒ā?br>　　 第三，針對間隙類磁滯模型，利用滑模自適應(yīng)的控制方法，通過選取候選李雅普諾夫函數(shù)，設(shè)計(jì)出了自適應(yīng)控制器以及自適應(yīng)參數(shù)更新律，并證明了系統(tǒng)的收斂性能。通過對系統(tǒng)進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該控制器能滿足系統(tǒng)良好的穩(wěn)定性能

4、和跟蹤性能。
　　 第四，針對間隙類磁滯模型和參數(shù)不確定性及模型誤差、外部擾動等問題，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與反步自適應(yīng)相結(jié)合的補(bǔ)償控制策略，通過選取候選李雅普諾夫函數(shù)來遞推得到最終的狀態(tài)反饋控制器和自適應(yīng)律。對系統(tǒng)進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，所得到的曲線表明系統(tǒng)具有良好的性能，表明所設(shè)計(jì)的控制器滿足補(bǔ)償控制要求。
　　 第五，對于Prandtl-Ishlinskii磁滯模型，與第三的方法步驟類似，采用魯棒自適應(yīng)的方法。首先選取李雅普諾夫