LuGre模型

摘要： 伺服系统在低速运动时其控制精度极易受到摩擦力等扰动影响。通过对滚珠丝杠平台中摩擦力和扰动的分析,提出了一种基于LuGre摩擦力模型和降阶扩张状态观测器(RESO)的扰动补偿方法。首先利用曲线拟合和遗传算法辨识出系统LuGre摩擦力模型的参数,利用辨识出参数的摩擦力模型实现对系统中摩擦力的补偿;其次通过RESO实现对摩擦力的过补偿和欠补偿以及系统中其他集总扰动的观测补偿。试验结果表明该方法不仅可以提高摩擦力补偿的效果,同时还能对系统扰动进行抑制,有效提高了系统的跟踪精度。

摘要： 为消除非线性摩擦干扰对直线电机进给系统定位精度的不利影响,提出一种基于LuGre摩擦模型的自适应补偿控制方法。建立直线电机进给系统的动力学方程,并在系统建模中引入基于自适应因子的改进LuGre模型;采用反步设计法的思想,利用李雅普诺夫第二法推导了自适应控制律;最后进行了半物理仿真实验。仿真结果表明:该自适应控制器应用于直线电机进给系统的摩擦补偿是可行的,有效提高了系统的位移定位精度和速度跟踪精度。

摘要： 为提升电磁直线执行器在动态摩擦力下的跟踪性能与干扰抑制性能,提出基于改进LuGre模型的电磁直线执行器自适应鲁棒控制方法。建立考虑改进LuGre动态摩擦力的高功率密度电磁直线执行器动力学模型,通过非线性观测器来估计动态摩擦模型的不可测内部状态,参数自适应用于减少参数不确定性的影响,设计结合摩擦补偿自适应控制律、稳定反馈和鲁棒控制的自适应鲁棒控制方法,并证明该方法的稳定性;基于皮尔逊相关系数研究控制参数对性能的影响规律,对比分析不同控制算法下电磁直线执行器的运动控制性能以及抗干扰能力。仿真与试验结果表明:非线性增益k s1与k s2是影响控制性能的关键参数,提出的自适应鲁棒控制方法与鲁棒控制以及PID控制相比,在提升控制精确度前提下,响应迅速,能够有效克服非线性摩擦力、系统参数不确定性和外界扰动的影响。

摘要： 针对飞机舵机电动负载模拟器存在多余力矩、摩擦及外部扰动等非线性干扰问题,重建飞机舵机电动负载模拟器数学模型,提出一种基于非线性干扰观测器的新趋近律滑模补偿控制.一方面,建立基于LuGre模型的摩擦观测器,通过反演法设计滑模控制器以补偿摩擦干扰、抑制多余力矩,同时设计新趋近律以减轻滑模抖振、缩短收敛时间;另一方面,设计非线性干扰观测器对外部扰动进行实时观测,以达到控制补偿目的.仿真实验发现,在20 Hz条件下,系统力矩输出幅值差为0.2％,相位差为0.04％,表明所设计控制器能够抑制多余力矩、减轻摩擦及外部扰动影响,有效提高系统跟踪精度.

摘要： 针对滚珠丝杆全闭环伺服系统中的非线性因素影响动态精度的问题,设计了一种混合控制策略.首先,针对系统中的摩擦因素,采用了基于LuGre模型的前馈摩擦补偿;然后,为提高摩擦参数辨识精度,提出了一种改进的混沌粒子群算法,该算法将粒子群的收敛过程分成3个阶段,分别采用大惯性权重、变惯性权重与混沌寻优、小惯性权重的搜索方式,逐步提升收敛精度,避免陷入局部最优解;最后,针对系统中的间隙因素,设计了基于反向运动监测的速度补偿策略,提升了有间隙系统反向运动的动态特性.研究结果表明:相比于常规粒子群算法,改进的混沌粒子群算法使参数辨识的绝对误差平均下降42.6％;基于给定实验平台下的实验结果表明:采用LuGre摩擦补偿和反向速度补偿的混合控制策略可以缩短速度跟随误差50％以上,减少了系统反向运动时的位置误差,提升了整体位置跟踪精度,满足了数控系统的动态特性要求.

摘要： 自抗扰控制(active disturbance rejection control, ADRC)是一种具有两自由度控制结构的工程化方法,由于其能够直观有效地处理多种扰动,近些年来在许多机电系统上得到了成功应用. 当采用ADRC对带有摩擦力的机电系统进行调节时,可能会产生极限环振动.目前,还没有ADRC框架下摩擦力振动精确分析的相关工作.因此,本文采用非线性动力学系统的分析工具对这一问题进行研究.首先,考虑两种典型摩擦力模型,静态切换模型和动态LuGre模型,对一类二阶运动系统设计不同阶次的ADRC,得到控制器的等效形式,并揭示出与比例积分微分(proportional-integral-derivative, PID)控制之间的联系.然后,采用打靶法结合拟弧长延拓方法求解系统中的极限环,并根据Floquet理论判断极限环的稳定性、可能出现的分岔以及分岔类型. 此外,通过雅克比矩阵和近似数值方法对系统平衡点集的局部稳定性进行了分析.最后,通过数值计算研究了摩擦力模型和参数、ADRC阶次和参数对极限环和平衡点集的影响.计算结果表明,决定摩擦力Stribeck效应负斜率的参数β作用较大.当β>1时,两种摩擦力模型下的闭环系统呈现出相同的特性,极限环会出现环面折叠分岔(cyclic fold bifurcation, CFB)且平衡点集是局部稳定的.然而当β<1时,两种闭环系统呈现出完全不同的特性.此外,不同阶次的ADRC在极限环的存在性和稳定性、平衡点集的稳定性上面的结论是相同的,而低阶次的ADRC能够更好地解决摩擦力补偿和稳定鲁棒性之间的矛盾问题.这些结论对实际现象的理解、ADRC阶次的选择以及参数整定提供了一定指导.

摘要： 为了提高液压系统控制精度,提出基于LuGre模型双状态滑模估计的液压系统滑模控制算法.在摩擦模型不确定性参数的双状态估计中,借鉴滑模控制的核心思想,设计双状态滑模估计器,以提高状态估计精度及摩擦补偿精度.以双状态滑模估计的摩擦模型为基础,设计自适应滑模控制器,实现液压系统的位置跟踪控制,并通过李雅普诺夫函数证明了控制系统的稳定性.仿真结果表明:基于双状态滑模估计摩擦模型的液压系统自适应滑模控制,有效地提高了液压系统位置跟踪精度.

摘要： 针对直接驱动阀阀芯摩擦力，论述了基于模型的摩擦力自适应补偿。描述了几种摩擦力的动静态模型，建立了直接驱动阀的动态模型，设计了基于摩擦力动态补偿的自适应补偿器，并采用SIMULINK和AMESIM 联合仿真进行了验证。结果表明：基于LuGre 模型的摩擦力自适应动态补偿控制器能够有效改善摩擦的非线性特性对DDV 式作动器性能的影响。

摘要： 针对直接驱动阀阀芯摩擦力，论述了基于模型的摩擦力自适应补偿。描述了几种摩擦力的动静态模型，建立了直接驱动阀的动态模型，设计了基于摩擦力动态补偿的自适应补偿器，并采用SIMULINK和AMESIM 联合仿真进行了验证。结果表明：基于LuGre 模型的摩擦力自适应动态补偿控制器能够有效改善摩擦的非线性特性对DDV 式作动器性能的影响。

摘要： 针对直接驱动阀阀芯摩擦力，论述了基于模型的摩擦力自适应补偿。描述了几种摩擦力的动静态模型，建立了直接驱动阀的动态模型，设计了基于摩擦力动态补偿的自适应补偿器，并采用SIMULINK和AMESIM 联合仿真进行了验证。结果表明：基于LuGre 模型的摩擦力自适应动态补偿控制器能够有效改善摩擦的非线性特性对DDV 式作动器性能的影响。

摘要： 针对直接驱动阀阀芯摩擦力，论述了基于模型的摩擦力自适应补偿。描述了几种摩擦力的动静态模型，建立了直接驱动阀的动态模型，设计了基于摩擦力动态补偿的自适应补偿器，并采用SIMULINK和AMESIM 联合仿真进行了验证。结果表明：基于LuGre 模型的摩擦力自适应动态补偿控制器能够有效改善摩擦的非线性特性对DDV 式作动器性能的影响。

摘要： 针对直接驱动阀阀芯摩擦力，论述了基于模型的摩擦力自适应补偿。描述了几种摩擦力的动静态模型，建立了直接驱动阀的动态模型，设计了基于摩擦力动态补偿的自适应补偿器，并采用SIMULINK和AMESIM 联合仿真进行了验证。结果表明：基于LuGre 模型的摩擦力自适应动态补偿控制器能够有效改善摩擦的非线性特性对DDV 式作动器性能的影响。

摘要： 在目前飞机防滑刹车控制系统中，一般都是以固定的滑移律为控制目标进行刹车控制，而不同路面状态的跑道最大结合系数对应的滑移率并不固定，因此现有的控制算法并不能在各种跑道情况下都能得到较好的刹车效果，尤其是在薄冰跑道情况下。如能得到跑道的最大结合系数，对刹车控制系统的性能将会有很大的提高。本文从当前认为解释轮胎与地面摩擦现象最好的动态模型——LuGre 模型出发，讨论一个基于LuGre 模型的非线性观测器，用来估计跑道状态，得到跑道最大结合系数，然后利用该值来改善现有的“多门限PID+PBM”防滑控制算法，并在Matlab/Simulink平台下的进行全数字仿真，仿真结果表明，使用跑道辨识技术改善后的防滑控制算法明显提高了刹车效率，缩短了刹车距离。

摘要： 在目前飞机防滑刹车控制系统中，一般都是以固定的滑移律为控制目标进行刹车控制，而不同路面状态的跑道最大结合系数对应的滑移率并不固定，因此现有的控制算法并不能在各种跑道情况下都能得到较好的刹车效果，尤其是在薄冰跑道情况下。如能得到跑道的最大结合系数，对刹车控制系统的性能将会有很大的提高。本文从当前认为解释轮胎与地面摩擦现象最好的动态模型——LuGre 模型出发，讨论一个基于LuGre 模型的非线性观测器，用来估计跑道状态，得到跑道最大结合系数，然后利用该值来改善现有的“多门限PID+PBM”防滑控制算法，并在Matlab/Simulink平台下的进行全数字仿真，仿真结果表明，使用跑道辨识技术改善后的防滑控制算法明显提高了刹车效率，缩短了刹车距离。

摘要： 在目前飞机防滑刹车控制系统中，一般都是以固定的滑移律为控制目标进行刹车控制，而不同路面状态的跑道最大结合系数对应的滑移率并不固定，因此现有的控制算法并不能在各种跑道情况下都能得到较好的刹车效果，尤其是在薄冰跑道情况下。如能得到跑道的最大结合系数，对刹车控制系统的性能将会有很大的提高。本文从当前认为解释轮胎与地面摩擦现象最好的动态模型——LuGre 模型出发，讨论一个基于LuGre 模型的非线性观测器，用来估计跑道状态，得到跑道最大结合系数，然后利用该值来改善现有的“多门限PID+PBM”防滑控制算法，并在Matlab/Simulink平台下的进行全数字仿真，仿真结果表明，使用跑道辨识技术改善后的防滑控制算法明显提高了刹车效率，缩短了刹车距离。

摘要： 在目前飞机防滑刹车控制系统中，一般都是以固定的滑移律为控制目标进行刹车控制，而不同路面状态的跑道最大结合系数对应的滑移率并不固定，因此现有的控制算法并不能在各种跑道情况下都能得到较好的刹车效果，尤其是在薄冰跑道情况下。如能得到跑道的最大结合系数，对刹车控制系统的性能将会有很大的提高。本文从当前认为解释轮胎与地面摩擦现象最好的动态模型——LuGre 模型出发，讨论一个基于LuGre 模型的非线性观测器，用来估计跑道状态，得到跑道最大结合系数，然后利用该值来改善现有的“多门限PID+PBM”防滑控制算法，并在Matlab/Simulink平台下的进行全数字仿真，仿真结果表明，使用跑道辨识技术改善后的防滑控制算法明显提高了刹车效率，缩短了刹车距离。

摘要： 在目前飞机防滑刹车控制系统中，一般都是以固定的滑移律为控制目标进行刹车控制，而不同路面状态的跑道最大结合系数对应的滑移率并不固定，因此现有的控制算法并不能在各种跑道情况下都能得到较好的刹车效果，尤其是在薄冰跑道情况下。如能得到跑道的最大结合系数，对刹车控制系统的性能将会有很大的提高。本文从当前认为解释轮胎与地面摩擦现象最好的动态模型——LuGre 模型出发，讨论一个基于LuGre 模型的非线性观测器，用来估计跑道状态，得到跑道最大结合系数，然后利用该值来改善现有的“多门限PID+PBM”防滑控制算法，并在Matlab/Simulink平台下的进行全数字仿真，仿真结果表明，使用跑道辨识技术改善后的防滑控制算法明显提高了刹车效率，缩短了刹车距离。

摘要： 本发明公开了一种基于LuGre摩擦模型的SCARA机器人关节摩擦力辨识方法，包括如下步骤：S1，采用LuGre摩擦模型对机器人关节摩擦力进行建模，使用正弦激励曲线依次对机器人关节进行激励，获得机器人关节摩擦力‑速度映射关系；S2，在摩擦现象的各个阶段，根据所述机器人关节摩擦力‑速度映射关系辨识LuGre摩擦模型参数。本发明是一种简单、有效、可用于运动空间受限机器人的关节摩擦力辨识方法，对提高机器人的性能有重要的意义。

摘要： 本发明公开了一种基于LuGre摩擦模型伺服机械手摩擦补偿控制系统及方法，通过设置第一加法运算器、第二加法运算器、计算转矩控制器、RBF神经网络运算器、第三加法运算器及基于LuGre摩擦模型的伺服机械手结构；利用RBF神经网络运算器采用RBF神经网络进行逼近基于LuGre摩擦模型的伺服机械手结构的摩擦不确定项，并与计算转矩控制器结合，以计算转矩控制为基础，通过神经网络对摩擦进行学习和逼近，从而有效补偿摩擦的影响，提高机械手结构跟踪控制精度。本发明的RBF神经网络运算器通过强大的学习和适应能力，能够对机械手结构的摩擦进行动态补偿，从而提高控制性能，能够克服现有的伺服机械手结构摩擦补偿方法的补偿效果差、跟踪误差大的缺点。

摘要： 伺服转台LuGre模型摩擦参数及转动惯量的一体化测量方法：获取转台驱动电机输入端等效电容C，电感L，输入电阻R，电机反电势系数Kb，力矩系数Cm；控制转台做匀速转动，测量角速度、电流的变化曲线，求出转台库伦力矩MC和粘滞摩擦系数σ2；测量转台驱动电机输入开路、仅有摩擦作用下自由减速过程的角速度变化曲线ω0(t)；以LuGre模型的动力参数和转台转动惯量为输入变量，以时间t为自变量构造自由减速拟合曲线ω([ωs，Ms，σ0，σ1，J]，t)；设置评价准则，利用优化算法使ω([ωs，Ms，σ0，σ1，J]，t)逼近ω0(t)，从而辨识出拟合曲线的输入参数。本发明不需安装力矩传感器，不破坏转台的整体性；在测量过程中只需要驱动电流、转台角速度等信息，实现方便，且能够准确地描述摩擦过程的复杂的动态、静态特性，便于对转台进行高精度控制。

摘要： 基于LuGre模型的伺服控制系统的参数辨识方法，涉及系统控制领域。本发明是为了解决目前LuGre模型被应用到伺服系统中减小摩擦力还存在辨识准确率低从而导致无法在工程实践中运用的问题。本发明包括：获得只含摩擦负载的伺服系统的状态空间描述；定义伺服系统状态误差并将伺服系统状态误差随时间收敛到0；获得伺服系统的状态空间描述；确定伺服系统中的控制量；根据劳斯判据获得伺服系统稳定时参数的取值范围；根据伺服系统参数的取值范围对伺服系统中的动态参数进行辨识，获得动态参数辨识结果。本发明用于对伺服系统的动态参数进行辨识。

摘要： 本发明公开一种基于Lugre摩擦模型的参数辨识装置及方法。其中方法包括创建配置有Lugre摩擦模型的PID闭环控制系统，绘制输出转速w和摩擦力矩Ffric的第一特征曲线；根据第一特征曲线辨识摩擦力矩Ffric的库伦摩擦力及stribeck速度；获取伺服电机输入的峰值电压Umax；在伺服电机输入一速度极缓慢变化的辨识电压，辨识电压在先从一初始电压上升到峰值电压Umax，在后从峰值电压Umax下降到负数的峰值电压Umax；获取伺服电机与被控对象之间的位移量S，并且绘制位移量S及辨识电压的第二特征曲线；根据第二特征曲线辨识鬃毛刚度系数σ0；在PID闭环控制系统创建伺服电机的电流环；绘制伺服电机中位移响应的第三特征曲线；根据第三特征曲线辨识鬃毛阻尼系数σ1。

摘要： 本发明公开了一种基于LuGre摩擦模型的SCARA机器人关节摩擦力辨识方法，包括如下步骤：S1，采用LuGre摩擦模型对机器人关节摩擦力进行建模，使用正弦激励曲线依次对机器人关节进行激励，获得机器人关节摩擦力‑速度映射关系；S2，在摩擦现象的各个阶段，根据所述机器人关节摩擦力‑速度映射关系辨识LuGre摩擦模型参数。本发明是一种简单、有效、可用于运动空间受限机器人的关节摩擦力辨识方法，对提高机器人的性能有重要的意义。

摘要： 本发明公开了一种基于LuGre摩擦模型伺服机械手摩擦补偿控制系统及方法，通过设置第一加法运算器、第二加法运算器、计算转矩控制器、RBF神经网络运算器、第三加法运算器及基于LuGre摩擦模型的伺服机械手结构；利用RBF神经网络运算器采用RBF神经网络进行逼近基于LuGre摩擦模型的伺服机械手结构的摩擦不确定项，并与计算转矩控制器结合，以计算转矩控制为基础，通过神经网络对摩擦进行学习和逼近，从而有效补偿摩擦的影响，提高机械手结构跟踪控制精度。本发明的RBF神经网络运算器通过强大的学习和适应能力，能够对机械手结构的摩擦进行动态补偿，从而提高控制性能，能够克服现有的伺服机械手结构摩擦补偿方法的补偿效果差、跟踪误差大的缺点。

摘要： 伺服转台LuGre模型摩擦参数及转动惯量的一体化测量方法：获取转台驱动电机输入端等效电容C，电感L，输入电阻R，电机反电势系数Kb，力矩系数Cm；控制转台做匀速转动，测量角速度、电流的变化曲线，求出转台库伦力矩MC和粘滞摩擦系数σ2；测量转台驱动电机输入开路、仅有摩擦作用下自由减速过程的角速度变化曲线ω0(t)；以LuGre模型的动力参数和转台转动惯量为输入变量，以时间t为自变量构造自由减速拟合曲线ω([ωs，Ms，σ0，σ1，J]，t)；设置评价准则，利用优化算法使ω([ωs，Ms，σ0，σ1，J]，t)逼近ω0(t)，从而辨识出拟合曲线的输入参数。本发明不需安装力矩传感器，不破坏转台的整体性；在测量过程中只需要驱动电流、转台角速度等信息，实现方便，且能够准确地描述摩擦过程的复杂的动态、静态特性，便于对转台进行高精度控制。

摘要： 操作路径生成部(210)基于从状态传感器(101)输出的计测状态量，生成针对致动器(111)的操作量时间序列。预测模型部(220)将所述计测状态量和所述操作量时间序列作为输入来运算预测模型，由此，生成状态量预测时间序列。神经网络部(230)将从环境传感器(102)输出的计测环境量和所述状态量预测时间序列作为输入来运算神经网络，由此，校正所述状态量预测时间序列。状态量评价部(240)生成针对所述校正后的状态量时间序列的评价结果。操作路径生成部在所述评价结果满足适当基准的情况下，将所述操作量时间序列的前头的操作量向所述致动器输出。

摘要： 一种基于Matlab的机理模型、概念模型与数据模型的城市排水系统仿真控制混合模型，包括如下步骤：确定精细化建模范围和粗略建模范围、构建在线机理模型、构建概念模型、在线机理模型与概念模型耦合、模型参数校正、通讯指令关系建立、降雨过程建立、排水系统水量和水质模拟、排水系统仿真控制、数据模型辅助应用和模拟结果分析展示。使用该方法构建的混合模型是一种通用性的城市排水系统仿真控制混合模型，其融合在线机理模型SWMM模型、概念模型及数据模型，可实现城市排水系统水量、水质的快速模拟、高效仿真控制和自动策略优化。