基于LuGre模型的液压缸摩擦力修正模型.pdf

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1、2014年10月润滑与密封0ct．2014第39卷第1O期LUBRICATIONENGINEERINGVo1．39No．10DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2014．10．002基于LuGre模型的液压缸摩擦力修正模型王勇勤张洋罗远新宋宗焘(重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400030)摘要：通过分析液压缸摩擦力的诸多特性，基于LuGre摩擦模型，引入滑动油膜动态特性方程，建立一种液压缸摩擦力新模型。在Matlab／Simulink中搭建模型原理图，对新模型进行仿真，并

2、与实测数据进行对比。研究结果表明：建立的液压缸摩擦力新模型能够反映实验中观测到的绝大多数摩擦特性，与实测数据吻合较好，可适用于各种精密液压系统的仿真与控制策略研究中。关键词：液压缸；摩擦力；LuGre模型；动态特性中图分类号：TH117．1文献标识码：A文章编号：0254—0150(2014)10—006—4ANovelModelofHydraulicCylinderFrictionBasedonLuGreModelWangYongqinZhangYangLuoYuanxinSongZongtao

3、(TheStateKeyLaboratoryofMechanicalTransmission，ChongqingUniversity，Chongqing400030，China)Abstract：Thefeaturesoffrictionphenomenonofhydrauliccylinderwereanalyzed．BasedonLuGremodelandconsid—eringthehydrauliccylinderfrictionproperties，thehydrauliccylinde

4、rfrictionmodelwasestablishedbyintroducingthedy—namiccharacteristicsoflubricantfilm．TheprinciplediagramofthemodelwassetupintheSimulink．Thesimulationre—suhsareconsistentwiththeexperimentalresults，indicatingthatthenewmodelcanreflectthevastmajorityofthefr

5、ictioncharacteristicsobservedinexperimentwithahighprecision．Thenewmodelcanbeusedforthesimulationofhighpreci—sionhydraulicsystemandtheresearchofcontrolstrategy．Keywords：hydrauliccylinder；friction；LuGremodel；dynamiccharacteristics摩擦现象普遍存在于运动机械之中，特别是在高规律

6、，在黏滑运动领域或在精度要求不是很高的运动精度液压跟踪系统和轧钢机械液压踏步控制系统等高控制系统中有比较好的精度，然而在动态性能要求高性能液压伺服装置中，摩擦的影响更是占有举足轻重的高精度液压控制系统中，经典摩擦模型难以满足要的地位。液压缸是液压系统的执行元件，液压缸摩擦求。原大宁和刘丽兰总结了试验中所能观察到的机环节的高度非线性一方面会造成速度和位置等系统误械系统的摩擦特性以及现有的各种摩擦模型，指出了差，另一方面在系统低速运行时甚至会引起执行机构各个摩擦模型的优缺点和应用场合。Hsieh和Pa

7、n的爬行现象。因此在高性能的液压控制系统设计中要指出高精度液压系统中液压缸的摩擦力应该满足Stri—设法消除或减小其影响，提高系统的性能。beck曲线，具有滞回效应与记忆效应。Yanada和为了掌握液压系统的动态特性，提高其控制精Sekikawa用LuGre模型对液压缸摩擦力进行仿真，度，有必要建立精确的液压缸摩擦力数学模型。然指出了LuGre模型描述液压缸摩擦力的局限性。Al—而，摩擦力的形式和大小取决于相互接触的两物体表Bender等建立了一种全新的摩擦模型并应用其对面的物理结构和性质、表面间

8、的压力、相对速度、润机械系统进行补偿。滑情况以及其他一系列因素，它们之间呈非线性关本文作者以重载高性能混合驱动平台中的液压缸系，用准确的数学模型描述摩擦现象比较困难。张涛为研究对象，结合液压缸摩擦特性，基于LuGre模等人⋯指出经典摩擦模型能够大致反映摩擦过程的型，引入油膜动态特性方程，建立了全新的液压缸摩擦模型。1液压缸摩擦特性分析基金项目：机械传动国家重点实验室科研业务费(SKLMT—从静止开始，液压缸摩擦力的变化大致经历2个ZZKT．2012MS12)．阶段：边界润滑阶段和全