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伺服转台LuGre模型的一体化测量方法

发布日期:2017-05-10 作者: 点击:

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。

伺服转台LuGre模型摩擦参数及转动惯量的一体化测量方法,其特征在于步骤如下:

(1)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和力矩系数Cm;

(2)控制转台做匀速转动,测量转台角速度、电流的变化曲线,根据电机力矩平衡公式Cm·ia=MC+σ2·ω求出库伦力矩Mc和粘滞摩擦系数σ2,式中,ia为转台驱动电机的电枢电流,ω为转台驱动电机的角速度;

(3)测量转台驱动电机输入端开路、仅有摩擦作用下自由减速过程的角速度变化曲线其中ts为角速度衰减到0的调节时间;

(4)以LuGre模型的动力参数stribeck角速度ωs、最大静摩擦力Ms、鬃毛刚度σ0、微观阻尼系数σ1和转台转动惯量J为输入变量,以时间t为自变量构造自由减速拟合曲线具体构造方法如下:(a)利用电机电枢回路电压平衡方程:通过连续系统离散化方法得到转台驱动电机的电枢电流ia递推公式:ia(k)=b1·i(k-1)+…+bn·i(k-n)+a1·ω(k-1)+…+am·ω(k-m);ia(k)=b1·i(k-1)+…+bn·i(k-n)+a1·ω(k-1)+…+am·ω(k-m);式中{ω(k-1),ω(k-2),...,ω(k-m)}为离散表达式输入信号序列,m为离散表达式中输入信号最高阶项阶次,{ia(k),...,ia(k-n)}为输出信号序列,n为输出信号最高阶阶次,b1,...,bn,a1,...,am为各阶系数;(c)利用LuGre模型表达式。

这种伺服转台测量方法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。


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