一类齿隙非线性控制系统的研究

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1、南京理工大学博士学位论文一类齿隙非线性控制系统的研究姓名：赵国峰申请学位级别：博士专业：控制理论与控制工程指导教师：胡维礼20050601摘要齿熬嚣线技接茭枫壤传动系统中一秽簸主要鹣{#线性，广泛存在予套转规康、极器人、天文望远镜、雷达、火炮、导弹发射架、航空航天飞行器等系统中，摄影响传动系统动态楼缝帮稳秦精度豹重要黧素。滋予意骧翼毒不虿徽瓣{}线瞧特稳，对宅豹补偿非常困难，遮使得对于性能和可靠性有着极高要求的高精度传动控制系统在设计和工程实瑗上都面稿饕严竣的挑战。因此，对机械传动系统中存在静铸隙菲线性震汗深入研究，具稳重要的理论意义和工程应用价值。本文研究了

2、～类齿隙非线性系统的控制问题。主要内容如下：(1)磷究了驱动系统靛慧辕饕线牲控制超瑟。营建赞对谨在有爨不旗定未熟参数的输入端齿隙非线性系统，在研究低阶聚统的蒜础上，提出了具有瞥遍意义的基于穰整舔踩翡离输系统镶棒控剿蒙略。涟器，铮对内部惫客落豫≤}线慈豹传动系统撬密了一种切换控制策略，在系统主、从动部分的接触阶段采用PID控制，使系统输出跟踪期望爵标；在齿隙期闻采取基于融闻次伉的滑模控制，保证驱动部分侠速遥遘齿隙的圜对，在齿黢终了与从动部分实现无碰攮接触：并设计了基于稳定快理论的切换监督机制，保证系统在跟踪期勰目标的过程中能够保持BIBO稳定。(2)瑷其鸯健表链

3、豹双泡极囊滋意黢≤#线黢系绞瓷砖蒙，骚究了嚣余驱动系统(荫隙；}线性傣动系缆由施加偏置力矩的两组驱动子系统和一组从动子系统组成)的蒸予Backstepping方滚静豢隙菲线襁控稍淘疆。孳

4、入标悫丞数燕薪播港遴澈{摹线毪，应用Backstepping方法设计了基予状态反馈的控制策略；并进一步针对参数未知的控制对象，设计了基于Backstepping方法的状态反馈鲁适应控制策略。(3>研究了存在米知摩擦、拳知齿嗽非线燃的冗余驱动系统豹模型参考自适应控制(MRAcl问题。以冗余驱动补偿后的：j琏似线性系统为研究对象，针对驱渤子系统参数一致靛爝菇，设计了蒸予状悫发壤囊

5、冬MRAC警棒羧裁蒙旗；避嚣，钟越系绞串由于未褥到完众补偿的齿隙非线性、变刚性系数等产生的力矩扰动，及各驱动子系统阕由于参数不～致产掇的同步协调润蘧。遁过交羧系统横登，浚计了麓于敞态反馈的MRAC糖棒同步控制娥略。(4)研究了存在未知摩擦、束知齿隙等非线性的驱动系统的神疑网络撩制问题。黄先毅攀邀枧鞭动系统为研究对象，在对齿熬{#线性进行分妻攀瓣基础上，采用嚣数链神经网络(FunctionLinkNeuralNet简称FLNN)对朱知非线性滋行辨识，应用Backstepping努法设谤了基予FLNN瓣誊耱謇适瘴控潮策瞧。之嚣，逑一步鹾究7隰双电机驱动系娩为对敲的

6、冗余驱动系统的神经网络控制问题，引入同步误麓反馈，设计了基于FLNN的鲁棒交适应同步控谁l镣晦。保证系绞运行过程中，器驱幼子系统之间具有较好的同步协调性。段后通过仿真比较了两聊驱动系统的特点。关键谶；齿辍菲线彀系统，翻换撩裁，鑫逶应控镧，稀经网络控翻，Backstepping方法，多毫凝瓤凌系统I{ABSTRACTAsamainnonlinearityinmechanicaldrivesystems，backlashexistsbroadlyinvarioussystemssuchasmachinetools，robots，astronomicaltelesc

7、opes，radars，artilleries，missilelaunchers，aerocraflsetc。，andis鑫nimportantfactorinfluencingthed)Taamicandstaticpropertiesofdrivesystems．Duetothenon-differentiabletraitofbacklash,itscompensationismuchdifficult．Thisbringsausterechallengetothehigh—precisiondrivesystemsthathavestrictdeman

8、dtoqualityandreliability．So，makingdeepstudyintothebacklashnonlinearityinmechanicaldrivesystemsismuchimportantbothintheoryandengineering．Inmisdissertation．aclassofbacklashnonlinearcontr01systemsisstudied．Themainideasareasfollows：(1)Drivesystemswithbacklashnonlinearityarestudied．First

9、，thispaperpresentsa