高精度运动控制中摩擦补偿的研究

摘要

该文通过X-Y定位平台讲述了如何减小和消除摩擦的影响,设计高精度的运动控制器.对于基于模型的运动控制器,首先要建立系统的模型.该文首先从系统的物理特性出发,建立了系统的物理模型.对于摩擦这种复杂的物理现象,该文通过新型的刚毛模型建立了能准确描述多种物理现象的数学模型.由于PID控制方法的算法简单,操作方便,因而仍广泛应用于各种控制系统中,因此该文提出了基于PID的摩擦补偿控制器.这些是基于线性控制理论的模块化的控制方法.该文共提出了四种模糊控制的方法:一种是不等长模糊子集的模糊控制方法.该方法通过改变模糊子集的长度改善模糊控制器的静态性能.第二种是基于模糊的PID控制方法,即变增益的PID方法.它根据摩擦的大小调整PID控制器的增益,达到补偿非线性摩擦的目的.第三种是基于T-S模糊系统的控制器.它利用T-S模糊系统能作为万能逼近器的功能,用T-S模糊系统辨识出系统的模型,并用之于补偿非线性摩擦.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2系统中的摩擦及对于摩擦补偿的运动控制器的设计

1.2.1摩擦模型

1.2.2摩擦补偿

1.3本文大纲

参考文献

第二章实验平台构成及系统建模

2.1 X定位平台的构成[1][2]

2.1.1实验系统硬件布置

2.1.2实验系统软件环境

2.1.3多功能卡驱动程序库文件的建立

2.2伺服系统建模

2.2.1电机的数学模型的建立

2.2.2电机中的非线性摩擦

2.2.3摩擦模型参数的确定

2.2.4基于观测器的摩擦补偿

2.3问题的提出

本章小结

参考文献

第三章 基于PID的摩擦补偿控制器

3.1反馈控制器

3.1.1扰动观测器(disturbance observer(DOB))

3.1.2简化自适应控制(simplified robust control(SARC))

3.1.3基于模型的扰动衰减器(model-based disturbance attenuator(MBDA))

3.2零相位误差跟踪

3.2.1完全跟踪控制

3.2.2零相位跟踪控制

3.2.3扩展带宽的零相位跟踪控制

3.3仿真实验结果

本章小结

参考文献

第四章模糊控制

4.1模糊控制的基本原理

4.2模糊控制器的设计

4.2.1模糊控制结构的选择

4.2.2控制规则的设计

4.3 Mamdani模糊控制器应用

4.3.1模糊控制器设计

4.3.2系统仿真实验及分析

4.4基于模糊的PID控制器应用

4.5 T-S模糊控制

4.5.1T-S模糊控制器的介绍

4.5.2基于T-S模糊系统的跟踪控制器

4.6基于T-S模糊模型的MBDA控制器

本章小结

参考文献

第五章 总结

致谢

作者在攻读硕士学位期间发表论文情况