螺旋铣偏心控制系统摩擦补偿研究

发布时间：2017-11-15 06:35

  本文关键词：螺旋铣偏心控制系统摩擦补偿研究

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【摘要】：螺旋铣孔技术在加工航空难加工材料时具有明显优势,已广泛应用于航空制造领域。浙江大学飞机数字化装配技术研究团队首次设计出中空式直驱电机配合偏心套筒结构实现加工孔径自动调整的新型螺旋铣孔设备。然而偏心套筒间直接依靠摩擦传动的结构极大影响偏心轴的高精度定位和低速性能。本文以螺旋铣偏心轴为研究对象,针对偏心套筒间的非线性摩擦力,开展自适应摩擦补偿方法的仿真和应用研究。具体研究内容如下：第一章绪论。介绍论文研究背景,综述摩擦模型和摩擦补偿方法研究发展现状,并给出论文主要研究内容。第二章针对螺旋铣孔技术,从工作原理、硬件系统和软件系统三个方面详细描述螺旋铣末端执行器的系统构成。针对其偏心轴控制系统,对制孔孔径自动调节原理、相应控制元器件以及系统控制难点进行分析,最后建立该偏心轴控制系统的动力学模型。第三章分别采用摩擦参数一致性变化和非一致性变化的LuGre摩擦模型描述螺旋铣偏心轴控制系统,设计状态观测器估计摩擦模型中不可测的内部状态变量,采用Backstepping方法设计自适应控制器,并利用Lyapunov方法证明系统的稳定性。最后通过MATLAB仿真对比实验验证所设计控制器的有效性。第四章以直驱电机实验平台为对象进行自适应摩擦补偿控制系统设计实验研究。构建直驱电机实验系统平台,进行摩擦参数辨识和自适应控制器相关参数优化,并详细研究在MechaWare环境下自适应摩擦补偿控制器的实现。系统位置伺服和低速跟踪实验结果表明：与PID控制相比,采用自适应摩擦补偿的控制系统位置伺服性能更好,在0.1°/s的低速跟踪实验中,系统最大跟踪误差由0.03°降低到0.01°以下。第五章总结本文的研究工作,并对可进一步研究的内容进行展望。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V261

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本文编号：1188734