应用于伺服系统的改进摩擦模型.pdf

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1、2015年6月机床与液压Jun．2015第43卷第11期MACHINET0OL&HYDRAULICSVo1．43No．11DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2015．11．040应用于伺服系统的改进摩擦模型何秋生，路瑶，苑伟华，聂瑞兴(太原科技大学电子信息工程学院，山西太原030024)摘要：针对在伺服系统的摩擦补偿研究中，目前广泛应用的摩擦模型存在不足，如Dabl模型对摩擦现象描述不完整，LuGre模型复杂、参数过多、实际应用不稳定的问题，对其问题产生原因进行了分析和探讨，并结

2、合伺服系统的实际运动特性，通过在模型中引入stribeck函数和整体的摩擦力项，从而给出了一种改进的摩擦模型。另外，从摩擦的stribeck效应、伺服系统中的滞一滑运动、极限环现象三个方面进行仿真，通过仿真结果分析，验证了该改进摩擦模型的有效性。关键词：摩擦补偿；摩擦模型；伺服系统；滞一滑运动；极限环中图分类号：TP273文献标志码：A文章编号：1001—3881(2015)11—148—4ModifiedFrictionModelAppliedtoServoSystemHEQiusheng，LUYao

3、，YUANWeihua，NIERuixing(SchoolofElectronicInformationEngineering，TaiyuanUniversityofScienceandTechnology，TmyuanShanxi030024，China)Abstract：Inresearchesoffrictioncompensationintheservosystem．aimedatsomedisadvantagesofthefrictionmodelswidelyusedatpresent，fo

4、rexample，theDablmodelcouldnotdescribethecompletefrictionphenomenon，theLuGremodelistoocomplex，thereareSOmanyparametersandapplicationinpracticeisunstable，andetc．，thecausesoftheseproblemswereanalyzedanddis—cussed．Consideredtogetherwiththeactualmotioncharact

5、eristicsoftheserv0system，amodifiedfrictionmodelwasproposed，byintro-ducingthestfibeckfunctionandoverallfrictionterminthemode1．Besides，throughthesimulationexperiment，theanalysisresultsshowthatthemodifiedmodeliseffective，inthreeaspectsofthestribeckeffect，st

6、ick—slipmotionofseⅣ0systemandlimitcyclephe—nomenon．Keywords：Frictioncompensation；Frictionmodel；SeⅣosystem；Stick-slipmotion；Limitcycle0前言当讨论精密系统的高精度的定位问题时，由于静态模摩擦作为一种自然现象，普遍存在于伺服系统型都不能反映摩擦的动态特性，因此仅利用这种模型中，对系统的跟踪精度和性能稳定有着严重影响。摩展开研究是难以达到要求的。随着对摩擦研究的不擦的存在会使伺

7、服系统的输出，在平稳状态时出现跟断深入，能反应摩擦动态特性的动态模型被提出。与踪误差，在低速运行时出现“爬行”现象，速度过静态模型不同，动态模型考虑了位移对摩擦力的影零时，由于摩擦力的不连续变化，导致出现波形畸响，以速度和位移作为模型输入，从而更真实地反映变⋯。这些因素会对系统的性能造成很大影响，因出了摩擦的动静态特性。广大研究人员先后提出了此，在许多精度要求比较高的系统中，采用有效的补多种动态模型，目前，常用的动态模型主要有：偿方法对摩擦干扰进行限制和消除是必不可少的。在Dahl模型、LuGre模型、

8、复位积分模型以及GMS模硬件设备一定的情况下，最主要的补偿方法是通过控型等。制算法对摩擦进行补偿。然而，基于控制算法补偿摩文献[3]指出在现阶段高精度伺服系统设计擦的一个重要前提是，结合系统特性建立一个准确的中，Dahl摩擦模型是应用最广泛的摩擦模型，但文摩擦模型，能够体现系统中真实存在的摩擦现象。献[4]指出传统的Dahl模型存在摩擦回路不稳定和静态模型是最早出现的摩擦模型，其体现了物体不能描述滞一滑现象的缺陷。文献[5]对Dahl模型相