基于LuGre模型的电液伺服系统摩擦力矩动态补偿

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1、《机床与液压》0((,LW=L0·A@·基于!"#$%模型的电液伺服系统摩擦力矩动态补偿吴盛林，刘春芳（哈尔滨工业大学机电工程学院，&’(((&）摘要：摩擦力矩是影响电液伺服系统低速性能的主要因素。本文分析了摩擦特性，并采用一种新的摩擦模型（!"#$%摩擦模型）对系统中的摩擦力矩进行了动态实时补偿的仿真研究。为设计高精度、超低速电液伺服系统提供了途径。关键词：伺服系统；摩擦模型；动态补偿；仿真中图分类号：)*&+,文献标识码：-文章编号：&((&.,//&（0((,）0.(1+.,!"#$%#&’()’*+#$,&+-.’/*%#&’0&"12.$%

2、"#$.3)4"*52#$6."7&6)/%.+/8*/.4&’95:".!"#$%#&’;&4.22"34%56785，!8"94"5:;56（3<4==7=:>%<4;?$=58<@5685%%$856A;$B85C5D?8?"?%=:)%<45=7=6E，&’(((&）<=/%"*$%：F$8

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5、段的摩擦特性。受到工程控制界的关注。摩擦力矩对系统性能的影响主要是：摩擦的控制补偿设计涉及内容广泛［&］。在低速运（&）由于摩擦过程本身激发的不平稳运动（即摩动时，系统摩擦非线性较大，并且摩擦力矩的模型较擦自激振动），造成转台控制系统的死区非线性，使分多，因目标不同、模型不同，相应的控制补偿方法也辨率及系统的重复精度降低。多种多样。对液压系统的摩擦力矩补偿可分为基于模（0）由于摩擦力矩的波动，增大了速率的不均匀型补偿和非模型补偿两种方法［&］。非模型补偿方法有：性，尤其在低速运动时，容易造成爬行，也称粘—滑采用颤动技术，即在控制信号中加高频振颤信号；

6、采运动（3?8=?8=5），使转台的低速特性受到损用提高系统刚度的*CO控制，降低摩擦力矩对输出的害。扰动；利用力矩传感器把摩擦力矩信号实测并反馈回#摩擦力矩模型系统进行补偿。基于模型的补偿方法是采用一个非线图&描述的是摩擦力矩与转速的关系；但在许多性摩擦力矩估计器来实现动态补偿。值得注意的是，实验中观察到的摩擦力矩特性不能仅仅用静态模型来描述。因为摩擦力矩有其内在的动态特性［&］，包括：基于摩擦模型的补偿控制，建立准确适当的模型是至关重要的。粘—滑运动（3?8=?8=5），摩擦滞后（F$8

7、6），预滑动位移（*$%D78J856O8DG7;<%H%5?），变最大静摩擦力矩（Q;$E856R$%;P.;I;EF=$<%）等特性。!"#$%动态数学摩擦模型刻画了所有这些静态和动态摩擦特性，适合于摩擦力矩模型补偿的设计和应用。文献［,］利用!"#$%模型补偿了直流电机系统并给出了实验结果。!"#$%模型数学表达式是：J"T!TS!."（&）J#$（!）0.（!)!）"($（!）S%&U（%’.%&）(’（0）图&摩擦力矩与转速关系图电液伺服系统中的扰动力矩主要是低速时的摩擦%S""U"J"U"（,）(&0!J#力矩，摩擦力矩的大小主要与系统中

8、液压马达（或液式中：!.旋转角速度，$;JVD；%.摩擦力矩，W·H；压缸）的结构及润滑形态、负载大小和速度