探析伺服系统的容错控制与摩擦非线性研究

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1、南京理工大学硕士学位论文伺服系统的容错控制与摩擦非线性研究姓名：黄岩慧申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：郭毓20060614摘要硕士论文以多电机同步联动控制系统为研究平台，介绍了该系统的基本组成和系统控制原理，并对系统实际调试过程中遇到的问题及改进的措施进行了剖析。对系统中阿种非线性因素——齿隙和摩擦进行了研究，介绍了系统所采用的偏置电压消除齿隙方案，建立了基于“静摩擦+库仑摩擦+粘滞摩擦”的Shnulink的非线性摩擦仿真模型，并从仿真和系统实际调试结果两方面说明了伺服系统中摩擦非线性因素对系统造成的不利影响。针对系统的特点，提出了适用

2、于本系统的基于jE线性摩擦模型的固定补偿控制方法，并剩用构建的摩擦模型验证了所提方法的正确性。设计了基于故障检测与诊断技术的容错控制方案。详细介绍了容错控制的软、硬件实现方案。为满足实时检测故障的需要，利用故障检测单片机进行数据通讯，结合控制计算机对驱动器和电机故障进行特征检测、智能识别及相应的容错控制，使系统在局部故障条件下保持正常运行。通过实际系统调试，给出了详细的调试结果分析，验证了所提容错控制策略的有效性。关键词，齿隙；摩擦非线性；摩擦仿真模型；容错控制；故障检测与诊断生!里!垒曼：堡主兰苎ABSTRACTThegeneralstructurean

3、dworkingprincipleoftllellighperformancedigitalservo-systemdriyenby4-motorsaleintroducedftrstiyinthisthe．sis．Andsomeimprovementsarcmadeduringspeed-loopexpetinl既ts．Then,twOkindsofnonlinearities，backlashandfrictionalestudiedindetail．Anti-backlashschemeusingbias-voltagecontrolmethodin

4、thesystemisintroduced．AndafrictiOnmodelisestablishedwithMATLABSimulinktoolbox，whichiScomposedofstaticfriction，Coulombfrictionandviscousfriction．BadinfluenceOUthesystemcausedbyfrictionisconfn'medbybothsimulationandsystemexperiments．Afixed衔ctioncompensationmethodbasedOnfrictionmodel

5、isproposedanditsvalidityisprovedbysimulation．Finally,asystemfaulttolerantcontrolmethodbasedOUFDD(FaultDetectionandDiagnostics)technologyisdesigned．Fordetectingthefaultsinrealtime，MCUisusedtOdetect,identifyanddealwithfaultswiththehelpofPC／104computer．Experimentresultsshowthatsystem

6、runssmoothlyandsteadilywhenlocalfaultsOCCLU'．Keywords：backlash；friction；frictionsimulationmodel；faulttOlerantcontrol；FDDⅡ声明本学位论文是我在替师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，豫了翅以撂注程致滋夔嫠分夕}，不包含其饿人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过韵奉于料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说骧。研究生签名：堂塞叁、土。。6年6月：。目学位论文使

7、用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子翻纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并援投其保存、氆阕或上

8、j《l公囊本学位论文鹤部分或全零渴容。对予保密论文，按保密的有关规定和程序处理。研究生攫名：整塞整：猢。‘年6月z。日南京理工大学硕士学位论文伺服系统的容错控制与摩擦非线性研究l绪论1．1工程背景伺服系统是应用领域非常广泛的一类系统，无论在工业上还是在军事上，伺服系统都起着举足轻重的作用。在工业上，从大功率设备的拖动机构到数控设备的精细定位，从雷达、导航机构的精确控制到电子设备的精密加工，都对伺服系统提出了

9、越来越高的性能指标要求——较高的角速度、角加速度以及跟踪精度，良好