MATLAB循环迭代无模型控制器的摩擦补偿(2)

菜单

长期以来，消除伺服系统中摩擦的影响作为一个难题一直困扰着诸多学者。近年来，IEEE、ASME、AIAA等陆续发表了很多有关摩擦补偿的论文。由于摩擦受多种因素的影响，因此难以建模。人们试图从物理、化学、宏观、微观等各个角度研究摩擦产生的机理，但直到目前为止，人们对摩擦的认识仍停留在起步阶段[4]。

对于这些干扰的补偿最常见的方法，是基于模型的摩擦补偿。在实践中，主要困难是要考虑到各种非线性效应，如滞后、静态和库伦摩擦、预滑动位移、Dahl效应、摩擦记忆和Stribeck效应。这些非线性效应在基于模型的方法中需要摩擦模型预识别系统，因此缺乏鲁棒性，例如驱动器转换、区域转换和环境变化时易引起系统不稳定。

最近以来，为了克服摩擦力的影响，避免了复杂的参数识别的基于无模型的摩擦补偿方法已成为研究重点。本文将主要研究基于轨迹跟踪的摩擦补偿方法。

1．2 摩擦特性

1.2.1 摩擦的产生

摩擦力的产生及大小取决于多方面因素，比如接触面的形状及材料、接触物体间的相对位移、物体所受外力以及润滑条件等。由于物体的表面不可能绝对平滑，因此并不是整个接触面都接触在一起，相接触的是一些微小突出的点，我们将其称为“突点”。从接触物体间相对静止到相对运动这段过程中，按照决定摩擦力的不同主要因素，可分为四个阶段：接触面弹性形变阶段（静摩擦阶段），边界润滑阶段，部分液体润滑阶段和全液体润滑阶段。每个阶段都有其各自的特性。

(1)接触面弹性形变阶段（静摩擦阶段）：接触物体相对运动前，由于静摩擦的约束作用，接触面之间处于一种“粘着”状态。此时接触面上的突点由于受力而产生弹性形变，出现预滑移。此时摩擦力的大小类似于弹簧，如图1-1及图1-2，其中为刚性系数，为位移量。静摩擦在突点断开之前，会有一个最大值，这个最大值就是最大静摩擦力。由于物体间没有相对运动，因此静摩擦力并非真正的摩擦力，可以将其看成一种约束力。