[发明专利]一种数控机床系统非对称动态摩擦的自适应前馈摩擦补偿方法

说明书

本发明涉及一种数控机床系统非对称动态摩擦的自适应前馈摩擦补偿方法，首先通过最小二乘辨识方法来获取系统各轴的进摩擦模型；然后采用反正切基函数对静摩擦模型双侧分别进行拟合，而后建立非对称的动摩擦模型；接着将基于建立的非对称动摩擦模型建立自适应前馈补偿控制器，输入为各个轴的指令速度和指令加速度，输出为各个轴的前馈摩擦补偿分量；最后建立鲁棒控制分量，并将各个轴的前馈摩擦补偿分量和鲁棒控制分量直接相加，得到总的控制信号来控制各个驱动轴。本发明实现了对具有非对称摩擦系统的动摩擦模型的建立，从而更具有普遍性和通用性，并通过建立自适应前馈摩擦补偿器进行摩擦补偿。

技术领域

本发明涉及一种动态摩擦补偿方法，特别涉及一种非对称动摩擦模型的建立，自适应前馈补偿的方法。

背景技术

文献1“M.Yuan,Z.Chen,B.Yao,X.Liu,Fast and accurate motion tracking ofa linear motor system under kinematic and dynamic constraints:an integratedplanning and control approach,IEEE Transactions on Control SystemsTechnology,2019,29:804-811.”公开了一种基于静摩擦的自适应前馈摩擦补偿方法。该方法采用反正切基函数对不连续的静摩擦曲线进行拟合来实现自适应前馈补偿。但该方法无法对非稳态速度下的迟滞环现象进行补偿，使得该模型不能用于高精度的追踪误差控制。

文献2“X.Beudaert,S.Lavernhe,C.Tournier,Adaptive control of hydraulicactuators with LuGre model based friction compensation,IEEE Transactions onIndustrial Electronics,2015,62:6469-6477.”公开了一种基于改进的连续对称的LuGre摩擦模型实现自适应前馈补偿的摩擦补偿方法。该方法通过建立连续对称的动摩擦模型进行自适应反馈补偿。但该方法受测量干扰影响大，无法选取更大的自适应率，建立的动摩擦模型不适用于具有非对称的动摩擦系统，使得该摩擦补偿方案无法实现更好的补偿效果。

以上文献的典型特点是：建立的都是双侧对称的摩擦模型，从而对于具有非对称摩擦行为的系统补偿效果不佳。

发明内容

要解决的技术问题

为了克服现有的摩擦补偿控制方法补偿效果不佳的问题，本发明提供了一种数控机床系统非对称动态摩擦的自适应前馈摩擦补偿方法。

技术方案

一种数控机床系统非对称动态摩擦的自适应前馈摩擦补偿方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：分别对各个轴输入一系列速度指令，获取在稳定速度下各个轴的控制电压信号，此时的电压信号数值上与摩擦相等；

采用以下Stribec曲线对获取到的摩擦值进行拟合，拟合方法为最小二乘法：

其中，F_c为库伦摩擦量，F_s为静摩擦量，为实际速度信号，V_s为Stribeck速度；

步骤3、建立一个连续可微的非对称静摩擦模型，分别对正反向的静摩擦行为进行描述：

在正向速度区域，摩擦被定义为：

在负向速度区域，摩擦被定义为：