類磁滯的摩擦間隙綜合建模及其補償控制研究.pdf

1、高速高精度加工是目前最重要的研究領域之一，其目的在于提高機械加工生產率及改善加工質量．然而，高速高精度加工在實用之前也面臨著許多挑戰(zhàn)，最主要的問題就是運動過程中存在的非線性干擾，如智能材料的磁滯、接觸面間的摩擦以及連接件間的間隙等．傳統的控制方法和策略已經很難有效地解決這類硬非線性現象所引起的運動誤差． 本文在綜合研讀了該類文獻的基礎上，詳細研究了摩擦以及間隙的構成原理，結合實際加工過程中的需要，設計了符合工況的實驗平臺系統，并

2、提出了綜合建立摩擦間隙類磁滯模型的理念，以統一控制過程的實現，達到加工系統的快速精度要求．本課題運用Matlab的Simulink以及RTW實時工具箱，通過理論研究推導、仿真以及實驗平臺驗證了該綜合模型的描述能力，最后提出了有效的運動補償控制策略。 在建立綜合模型過程中以Duhfm磁滯模型作為結構參考，并推導了該模型在控制系統設計中的可行性。在此基礎上對LuGre摩擦模型以及間隙模型進行結構變化，總結了Backlash like

3、間隙模型的類磁滯描述特性．本文重點對LuGre摩擦模型進行了研究，并推導出了類磁滯的摩擦模型，該模型以近似的方法替代了LuGre模型中引入的虛擬變量，使得整體系統更為簡潔．同時通過與Dahl模型以及Maxwell模型的比較驗證了該模型的優(yōu)勢，與實驗結果的比較驗證了該模型的動力學描述能力．在分別建立了摩擦和問隙的類磁滯模型的基礎上，結合實驗平臺系統，以統一作用環(huán)的方法綜合建立了含有摩擦間隙作用的物理模型，并在仿真實驗中對系統跟蹤特性進行了