摘 要：針對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)位置伺服系統(tǒng)中存在的非線性摩擦環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)一種補(bǔ)償摩擦的滑模控制器。該控制器把摩擦作為系統(tǒng)的有界擾動(dòng)，利用滑模控制，在僅知道摩擦力矩上界的情況下，對(duì)摩擦進(jìn)行補(bǔ)償。仿真結(jié)果表明,該控制器有效地抑制摩擦力矩的影響，實(shí)現(xiàn)高精度的位置跟蹤，魯棒性強(qiáng)。
關(guān)鍵詞：滑模控制 轉(zhuǎn)臺(tái) 摩擦

在具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)中，摩擦力是制約系統(tǒng)性能的重要因素。對(duì)于轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)，尤其是立式的轉(zhuǎn)臺(tái)，由于其機(jī)械結(jié)構(gòu)使外環(huán)和內(nèi)環(huán)的摩擦死區(qū)大，摩擦阻力是低頻段主要的非線性干擾，因?yàn)楸豢貙?duì)象存在非線性，會(huì)造成位置跟蹤出現(xiàn)“平頂”和速度跟蹤出現(xiàn)“死區(qū)”的現(xiàn)象，很難用傳統(tǒng)的控制方法達(dá)到高精度控制。由于這些非線性動(dòng)態(tài)的存在，給轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)了參數(shù)不確定性，此時(shí)造成較大的穩(wěn)態(tài)誤差，降低了位置跟蹤精度，為了提高系統(tǒng)的控制精度，必須對(duì)系統(tǒng)中的摩擦進(jìn)行補(bǔ)償。目前，很多控制技術(shù)都應(yīng)用到摩擦補(bǔ)償中，例如自適應(yīng)控制，觀測(cè)器技術(shù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，滑模控制等。其中較常見的一種方法是基于摩擦模型的補(bǔ)償控制，需要對(duì)摩擦環(huán)節(jié)建立數(shù)學(xué)模型，將模型輸出作為補(bǔ)償信號(hào)，但在實(shí)際中，很難對(duì)摩擦建立精確的數(shù)學(xué)模型。另一種方法是利用自適應(yīng)方法或干擾觀測(cè)器來(lái)得到摩擦力矩值，引入控制中以抵消摩擦力矩的影響。將滑模變結(jié)構(gòu)控制應(yīng)用到摩擦補(bǔ)償?shù)牡难芯恳埠芏啵缥墨I(xiàn)[2-3]提出的摩擦模型情況下的伺服系統(tǒng)滑模控制的的設(shè)計(jì)方法。

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