基于擾動(dòng)和摩擦補(bǔ)償?shù)挠来磐诫姍C(jī)伺服控制方法研究.pdf

1、隨著控制理論、電子技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)及相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，高精度運(yùn)動(dòng)控制廣泛地用于工業(yè)機(jī)器人、超精密機(jī)床和精密光電跟蹤系統(tǒng)等設(shè)備中。而永磁同步電動(dòng)機(jī)(PMSM)因其具有體積小、可靠性高、伺服性能優(yōu)良等特點(diǎn)，在高精度運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
　　 對(duì)于有高跟蹤精度和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性要求的伺服系統(tǒng)控制而言，擾動(dòng)和摩擦的存在是提高系統(tǒng)性能的障礙。擾動(dòng)的存在使得系統(tǒng)性能變差甚至不穩(wěn)定。而非線性摩擦對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)及靜態(tài)性能的影響很大，主要表現(xiàn)

2、為低速時(shí)的爬行現(xiàn)象、速度過(guò)零時(shí)的波形畸變現(xiàn)象、穩(wěn)態(tài)時(shí)有較大的靜差，甚至出現(xiàn)不期望的極限環(huán)振蕩。因此，針對(duì)擾動(dòng)和摩擦的特點(diǎn)，深入分析擾動(dòng)和摩擦對(duì)控制系統(tǒng)性能的影響并加以消除，對(duì)性能的提高會(huì)起到積極的作用。
　　 本文對(duì)永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的高精度位置控制問(wèn)題展開(kāi)了研究。從改善系統(tǒng)低速性能和提高抗干擾能力角度，研究了擾動(dòng)和摩擦對(duì)伺服系統(tǒng)的影響并設(shè)計(jì)了兩種基于擾動(dòng)和摩擦補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制方法。一是設(shè)計(jì)了基于摩擦模型和擾動(dòng)觀測(cè)器的擾動(dòng)和摩擦

3、補(bǔ)償復(fù)合控制方法。首先在分析永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上，利用Stribeck摩擦模型對(duì)系統(tǒng)摩擦進(jìn)行建模，應(yīng)用最小二乘算法和遺傳算法分別離線辨識(shí)其參數(shù)，并利用辨識(shí)模型產(chǎn)生的估計(jì)值進(jìn)行前饋補(bǔ)償；其次擾動(dòng)觀測(cè)器觀測(cè)出摩擦的過(guò)補(bǔ)償或欠補(bǔ)償、系統(tǒng)中建模誤差帶來(lái)的不確定性和外界擾動(dòng)，并用此觀測(cè)值進(jìn)行進(jìn)一步前饋補(bǔ)償；最后為了得到更快速的收斂性和更好的抗干擾能力，針對(duì)反饋控制器應(yīng)用了有限時(shí)間控制技術(shù)。仿真結(jié)果表明，提出的方法降低了摩擦非線性對(duì)伺服