温度变化下的伺服系统非线性摩擦建模.pdf

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1、第22卷第8期光学精密工程V0L22NO．82O14年8月OpticsandPrecisionEngineeringAug．2014文章编号1004—924X(2014)08—213507日皿度变化下的伺服系统非线性摩擦建模谭文斌，李醒飞，赵新华。，姚旺，张晨阳(1．天津商业大学机械工程学院，天津300131；2．天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津300072；3．天津理工大学机械工程学院，天津300384)摘要：针对机械伺服系统因温度变化产生的非线性摩擦变化，提出了一种反映温度因素的摩擦建模方法来实现对伺服系统的摩擦补偿。首先，分析了温度和摩擦的关系，并结合修正黏性摩擦的LuGr

2、e模型，讨论了该模型各参数与温度之间的关系。利用单隐层BP神经网络描述了随温度变化的各个参数，并确定了神经网络的输入、输出以及传递函数。然后，通过神经网络训练获得神经网络参数，从而得到与温度相关的摩擦模型。最后，改变运行条件，验证了提出的模型对摩擦的估计能力。建立的摩擦模型在不同运行条件、不同温度状态下的最大相对估计偏差小于2．5，表明其能很好地估计系统摩擦力矩，满足高精度摩擦补偿。关键词：伺服系统；温度变化；非线性摩擦建模；LuGre模型中图分类号：TH703；TP273文献标识码：Adoi：10．3788／OPE．20142208．2135Nonlinearfrictionmodeling

3、forservosystemsinchangedtemperaturesTANWen—bin，，LIXing—fei。，ZHAOXIN—hua。，YAOWang，ZHANGChen—yang(1．SchoolofMechanicalEngineering，TianjinUniversityofCommerce，Tianjin300131，China；2．StateKeyLaboratoryofPrecisionMeasuringTechnologyandInstruments，TianjinUniversity，Tiain300072，China；3．SchoolofMechanicalEng

4、ineering，TianjinUniversityofTechnology，Tianjin300384，China；*Corre50，zgauthor，E-mail：twb@tjU．edu．cnAbstract：Inconsiderationofthenonlinearfrictionfromchangedtemperaturesofamechanicalservosystem，anonlinearfrictionmodelingrelatedtothetemperaturechangewasproposedtoachievehighprecisionfrictioncompensation

5、oftheservosystem．Firstly，therelationshipbetweentemperatureandfrictionwasanalyzed，andthedependenceoftheparametersonthetemperatureinthemodelwasfur—theranalyzedbasedonthemodifiedLuGremodelofviscousfriction．Then，thesinglehiddenlayerBPneuralnetworkwasusedtodescribetheparameterschangedwithtemperatureandto

6、determinethein—put，outputparametersandtransferfunctionsoftheneuralnetwork．Furthermore，anexperimentwasdesignedandparametersoftheneuralnetworkwereobtainedbytrainingtheneuralnetwork，bywhichthefrictionmodelrelatedtotemperaturechangewasimplemented．Finally，theabilityofthemodelforfrictionestimationwasverif

7、iedbychangingoperationconditions．TheexperimentalresultsindicatethatthemaximumrelativeestimationerrorofthefrictionalmodeliSlessthan2．5whenitiS收稿日期：2013-12—11；修订日期：201401—21．基金项目：国家自然科学基金资助项目(No．5097520