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1、基于LuGre摩擦模型的气缸摩擦力实验研究【摘要】气缸作为气动系统中最常见的执行机构,以其结构简单、控制方便等优点,广泛应用于自动化生产中。近年来,随着微电子技术的飞速发展,气动技术与微电子技术相结合,气动伺服系统,特别是气缸位置伺服控制系统得到越来越广泛的应用,以满足工业设备的自动控制要求。然而,气动系统本身有不少不利于精确控制的弱点,其刚度比较差,非线性强。气缸的摩擦力特性,特别是低速状态下的摩擦力特性是影响其非线性的最主要因素之一,研究并掌握其特性对于更精确的伺服控制和爬行预测具有重要意义。对此,本课题综观国内外气缸摩擦力研究现状,在分析比较各种摩擦
2、力模型和简要分析气缸摩擦力影响因素的基础上,结合实验室原有条件建立基于伺服电机的被动式气缸摩擦力测试台,实现被测气缸两腔气压与速度的独立控制。并以一无杆气缸和一单出杆气缸为例对其在不同气压、速度下的摩擦力进行测试分析,提出基于LuGre摩擦模型的各个动态和静态参数辨识和建模方法,并进一步研究供气压力和两腔压差对各个参数的影响,得出给定工作压力下被测气缸的摩擦力模型。最后根据实验结果,对于如何合理、有效率地测量和描述气缸摩擦力特性,提出了自己的一些有益建议。本论文主要分为四个章节：第一... 更多还原【Abstract】Recentlywiththerapi
3、ddevelopmentofmicroelectronicstechnology,thepneumaticservosystem,especiallythepneumaticpositionservocontrolsystem,hasbecomemoreandmorewidespreadapplicationinmanyindustrialfields.However,thepneumaticservosystemshavemanydisadvantagestobeovercome.Forexample,theyhaveverylowstiffness,i
4、nherentlynon-linearbehaviorandlowdamping,whichcausedifficultiestoprecisecontrol.Amongthese,themostcomplexnon-linearityinpneumaticpos... 更多还原【关键词】气缸；摩擦力；测试系统；LuGre模型；参数辨识；【Keywords】Pneumaticcylinder；Friction；testingsystem；LuGremodel；Parametersidentification；致谢4-5摘要5-6ABSTRACT6-7目录8
5、-111绪论11-161.1引言111.2气缸摩擦力研究现状11-141.2.1气缸摩擦力概述11-121.2.2气缸摩擦力特性研究现状12-141.3研究意义和研究内容14-161.3.1研究意义14-151.3.2主要研究内容15-162摩擦力机理分析16-272.1摩擦现象16-182.2摩擦力模型简介18-242.2.1静态模型19-202.2.2动态模型20-242.2.3摩擦力模型小结242.3气缸摩擦力影响因素分析24-262.4本章小结26-273气缸摩擦力测试方法及测试台的设计和搭建27-433.1气缸摩擦力常见测试方法27-293.2基
6、于电伺服驱动的气缸摩擦力测试方法及测试台方案29-303.3测试台的组成30-323.3.1气缸运动控制部件303.3.2气缸压力控制部件303.3.3力与位移检测部件30-313.3.4计算机接口部件313.3.5测试系统机械结构31-323.4系统软件设计32-423.4.1软件需求分析32-333.4.2软件功能模块及界面33-363.4.3关键技术功能的实现36-423.4.3.1数据采集方式36-373.4.3.2线程采集和处理37-393.4.3.3数字滤波39-403.4.3.4批处理测试40-423.4本章小结42-434气缸摩擦力实验研究
7、43-694.1稳态动摩擦力测试方法研究44-504.1.1常规测试方法存在的问题44-464.1.2重复性实验结果分析46-494.1.3稳态摩擦力测试改进方法49-504.2气缸的LuGre摩擦力模型参数辨识方法50-534.2.1静态参数的辨识50-524.2.2动态参数的辨识52-534.3气压对LuGre摩擦力模型的影响53-674.3.1气压对静态参数的影响54-614.3.1.1工作压力对静态参数的影响54-574.3.1.2压差对静态参数的影响57-614.3.2气压对动态参数的影响61-654.3.2.1工作压力对动态参数的影响61-63
8、4.3.2.2压差对动态参数的影响63-654.3.3摩擦力完整模
