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维普资讯 负载模拟器 中的摩擦力及其补偿控制——王晓东 华 清 焦宗夏等 文章编号 ：1004—132X(2003)06—0511—04 负载模拟器中的摩擦力及其补偿控制 王晓东 华 清 焦宗夏 王少萍 摘要：介绍了利用变增益PID控制方法补偿负载模拟器中摩擦力的方法。 分析 了负载模拟器系统中的各种非线性问题和摩擦力矩对高精度负载模拟器 产生的非常重要的影响，并对摩擦现象进行了建模 ，提出了变增益PID控制方 法对其进行补偿，为含有强摩擦影响的系统综合控制性能的提高提供 了一个 解决途径，同时和准积分方法进行了对照。实验证明了变增益PID控制方法的 有效性和简洁性。 王晓东 博士研究生 关键词：非线性控制；摩擦 ；变增益控制；摩擦补偿；负载模拟器 中图分类号：TP273 文献标识码 ：A 电液负载模拟器是典型的位置扰动型电液力 器反馈的最终输 出力矩 ； 为作用在输 出轴上 的摩擦力 (矩)伺服系统，整个控制系统有很多环节存在着非 矩 ； 为摆动马达转子转角。 线性[】]，如间隙、油液温度、油液粘度随时间和温度 最常用的摩擦模型为 变化，以及油源压力、摆动马达 (或作动简)的泄漏 ● ● 一sgn(0)[ + ( 一Mn)e～ m] (2) 系数、连接机构的阻尼系数 、伺服阀的流量压力放 式 中， 为库仑摩擦力矩 ； 为静摩擦力矩 ；0 为摆动 大系数随工作状态发生的变化。在众多的非线性 马达转子角速度 ；a为Stribeck效应特征速度常数 ；sgn(·) 中，各种摩擦所带来的影响尤为剧烈，这些摩擦直 为符号函数。 接为系统带来跟踪误差。为了消除它，一方面要研 带有Stribeck效应的摩擦力矩模型(摩擦力与 制低摩擦的液压马达或油缸，另一方面就要从控制 转速的关系)的形式见图1。 方法上解决问题。 摩擦的存在会引起爬 1摩擦力矩对加载系统跟踪性能的影响 行现象和附加误差 ，有时 ‘ 一 ． ． ． ． ． ． ． M ／, 在负载模拟器系统中，伺服阀和加载马达环节 还可能引起极限环振荡 。 誊 t， 很多系统为了减小稳态误 中都存在摩擦 ，并且可以折合到马达的摩擦力矩 一 上。摩擦是一种非常复杂的现象，它不仅与速度有 差往往需要引入误差信号 转子角速度 ． 的积分控制 ，摩擦的存在 一 、 Mf 关 ，还与位置、温度、润滑、甚至运动的历史过程有 会和积分环节相互作用而 ^J 关 。摩擦是一种典型的非线性现象 ，它一般表