本文關鍵詞：齒輪傳動伺服系統(tǒng)非線性摩擦補償控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本課題來源于國家自然科學基金面上項目— 工業(yè)機器人高可靠精密濾波驅動裝置應用基礎研究‖(項目批準號51375506)。隨著工業(yè)機器人的快速發(fā)展,實際應用中對減速器的可靠性和傳動精度提出了更高的要求。柔性濾波驅動機構是重慶大學王家序教授針對工業(yè)機器人使用性能和傳統(tǒng)減速器的突出問題,發(fā)明的一種高可靠、輕量化的精密少齒差減速機構。精密機構結構比常見驅動機構復雜,摩擦和彈性變形等非線性因素對系統(tǒng)控制精度影響較大,大大影響著系統(tǒng)的傳動性能。本文以齒輪傳動伺服系統(tǒng)為研究對象,重點考慮摩擦這一非線性因素對系統(tǒng)的影響,通過建立動力學模型,提出控制方案并合理設計控制器,以補償非線性摩擦對系統(tǒng)的影響,進而提高系統(tǒng)的傳動控制性能。論文的主要研究內容如下:①對幾種摩擦模型做了綜合性的概述,也對常見的摩擦補償方法進行了介紹。對比幾種摩擦模型,得到了靜態(tài)摩擦模型和動態(tài)摩擦模型各自的優(yōu)缺點。針對不同的機械系統(tǒng),根據使用條件及靈敏度等各方面要求,確定出了選擇模型的相應標準。摩擦模型的選用標準為后面的研究提供了理論基礎和支撐。②在考慮摩擦的情況下,建立了系統(tǒng)的簡化動力學模型,通過系統(tǒng)的速度—轉矩實驗測得了系統(tǒng)的Stribeck曲線,對摩擦模型進行離線參數(shù)辨識得到了Lu Gre摩擦模型的動靜態(tài)參數(shù);然后基于Lu Gre摩擦模型提出了前饋補償控制方案,根據力矩平衡原理設計摩擦前饋通道,并設計了控制器。利用Matlab仿真,得到系統(tǒng)在補償前和補償后的位置跟蹤和速度跟蹤。③針對齒輪傳動系統(tǒng)中存在的非線性摩擦力,基于Lu Gre摩擦模型,提出了一種自適應摩擦補償方法。通過引入雙非線性濾波器并調節(jié)其增益,從而提高系統(tǒng)的位置跟蹤性能,通過Matlab仿真證明補償方案及控制器設計的正確性。④在不扣除內摩擦、負載為10N.m情況下,采用多功能摩擦試驗臺對齒輪副進行了轉速轉矩測試,得到了系統(tǒng)在轉速1r/min~1900r/min范圍內主軸1的轉速-轉矩值,在通過數(shù)據換算和擬合得到傳動系統(tǒng)的轉速-轉矩曲線。
【關鍵詞】：齒輪傳動系統(tǒng) 非線性摩擦 LuGre摩擦模型 補償控制
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP242.2;TH132.41
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 課題來源8
• 1.2 課題的研究背景8-10
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3.2 國內研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 課題主要研究內容12-14
• 1.5 本章小結14-15
• 2 摩擦模型及摩擦補償理論基礎15-26
• 2.1 引言15
• 2.2 摩擦動態(tài)過程分析15-17
• 2.3 摩擦模型理論基礎17-23
• 2.3.1 靜態(tài)摩擦模型17-19
• 2.3.2 動態(tài)摩擦模型19-23
• 2.4 摩擦補償方法23-25
• 2.4.1 基于摩擦模型的補償方法23-24
• 2.4.2 不基于摩擦模型的補償方法24-25
• 2.5 本章小結25-26
• 3 實驗26-33
• 3.1 引言26
• 3.2 多用途傳動摩擦實驗平臺簡介26-28
• 3.3 實驗測試28-32
• 3.3.1 齒輪傳動機構的轉速-轉矩測試28-31
• 3.3.2 齒輪傳動系統(tǒng)轉速-轉矩實驗數(shù)據處理31-32
• 3.4 本章小結32-33
• 4 基于LuGre摩擦模型的摩擦前饋補償研究33-47
• 4.1 引言33-34
• 4.2 基于LuGre摩擦模型的前饋補償方案34-37
• 4.2.1 齒輪傳動系統(tǒng)動力學建模35-37
• 4.3 LuGre摩擦模型的參數(shù)辨識37-42
• 4.3.1 模型靜態(tài)參數(shù)辨識37-41
• 4.3.2 模型動態(tài)參數(shù)辨識41-42
• 4.4 基于LuGre摩擦模型的前饋補償方案42-43
• 4.5 仿真結果43-46
• 4.6 本章小結46-47
• 5 基于LuGre摩擦模型的自適應摩擦補償研究47-56
• 5.1 引言47
• 5.2 齒輪傳動系統(tǒng)數(shù)學模型建立47-48
• 5.3 齒輪傳動系統(tǒng)自適應控制器設計48-50
• 5.4 Matlab仿真分析50-55
• 5.5 本章小結55-56
• 6 總結與展望56-58
• 6.1 論文總結56
• 6.2 論文展望56-58
• 致謝58-59
• 參考文獻59-64
• 附錄64-65
• A作者在攻讀碩士期間發(fā)表的論文64
• B作者在攻讀碩士期間獲得的榮譽64-65

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