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進(jìn)入21世紀(jì)之后，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)以及電子電力科學(xué)都得到了飛速發(fā)展，在應(yīng)用階段開始引入了更為*和科學(xué)的智能控制策略，在非線性摩擦力影響問題方面，這種策略無疑提供了 一種新的途徑和方法^[1]。從根本上來說，非線性摩擦力在應(yīng)用中導(dǎo)致的問題不能簡單地用量化控制辦法以及對被控對象進(jìn)行精確的數(shù)學(xué)建模來解決，但是智能控制提供了問題解決的可能性。對非線性摩擦力，通過利用*方法實(shí)現(xiàn)在線補(bǔ)償及辨識，采用智能控制策略，使用不依賴于系統(tǒng)模型的方法可使摩擦機(jī)器的控制問題得到更好的解決。

1摩擦補(bǔ)償方法分類

1.1獨(dú)立于模型的補(bǔ)償

與模型相獨(dú)立的摩擦補(bǔ)償主要包括兩個(gè)方面：在高增益基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的PID控制器補(bǔ)償;抖動補(bǔ)償[²]。對于一些單向低速運(yùn)動系統(tǒng)，尤其是采用PD控制器的伺服系統(tǒng)，爬行現(xiàn)象可以通過增加微分和比例反饋增益進(jìn)行消除，但是穩(wěn)態(tài)誤差卻不能同時(shí)得到消除。使用PID控制器雖然可以使穩(wěn)態(tài)誤差減小，但是卻存在使系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩的風(fēng)險(xiǎn)。Tung等人深入研究了如何通過積分控制作用的引入降低甚至避免帶給系統(tǒng)的危害，但是還沒有得到滿意的研究結(jié)論。在系統(tǒng)中通過引入高頻信號可以對動態(tài)特性進(jìn)行進(jìn)_步的改善。在伺服系統(tǒng)中，對于摩擦環(huán)節(jié)引起的問題，可以通過引入抖動方法解決，達(dá)到在低速運(yùn)動中平滑不連續(xù)摩擦力的目的。在這種補(bǔ)償中常用兩種方法，即法向抖動和切向抖動，其中前者是把抖動作用沿著接觸面法向施加，達(dá)到減小摩擦系數(shù)的目的；后者是把抖動作用沿著運(yùn)動方向施加，達(dá)到減小摩擦對性能的影響的目的。

1.2基于模型的補(bǔ)償

在系統(tǒng)中，如果摩擦模型是已知的，那么就可以額外添加一個(gè)控制作用，與每一瞬的摩擦力相抵消，使摩擦對系統(tǒng)性能的影響得到有效消除。基于模型的摩擦補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在對摩擦模型進(jìn)行補(bǔ)償?shù)奶砑訒r(shí)，如果是通過離線整定的方法確定模型參數(shù)，那么就屬于固定補(bǔ)償；如果是利用在線辨識的方法確定模型參數(shù)，那么就屬于自適應(yīng)補(bǔ)償。

如果摩擦力變化是由環(huán)境條件、負(fù)載變化抑或潤滑條件導(dǎo)致的，那么可以通過自適應(yīng)補(bǔ)償達(dá)到更有效實(shí)施補(bǔ)償?shù)哪康摹?/span>

1.3智能摩擦補(bǔ)償

從國內(nèi)外研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，精確模型的建立還存在較大的困難，不僅如此，即便使用的模型已經(jīng)較為完備，但是表達(dá)式的復(fù)雜性會導(dǎo)致基于模型的補(bǔ)償和系統(tǒng)分析難以實(shí)現(xiàn)^{[3 ]}。所以，當(dāng)系統(tǒng)沒有精確的模型時(shí)，在摩擦補(bǔ)償中引入模仿人類的智能是值得探索的有效方法。

2自適應(yīng)模糊控制器的設(shè)計(jì)

環(huán)境、負(fù)載變化以及潤滑條件等的變化會導(dǎo)致摩擦的變化，這是因?yàn)檫@些外在的條件改變，會間接的影響加工中心伺服系統(tǒng)性能。為了有效提升加工中心動靜態(tài)特性，本文針對摩擦補(bǔ)償進(jìn)行自適應(yīng)模糊控制器的構(gòu)建。

2.1控制器結(jié)構(gòu)

控制規(guī)則可以由自適應(yīng)模糊控制器自動修改，修改依據(jù)通常為誤差及其變化率的大小，目的是盡可能減小誤差在具體實(shí)踐過程中，性能的提高不僅可以通過對模糊控制規(guī)則進(jìn)行直接修改，還可以對控制器參數(shù)進(jìn)行調(diào)整來實(shí)現(xiàn)，兩者的充分結(jié)合和合理匹配能使控制效果更佳理想。

這里，在改進(jìn)模糊控制器過程中主要采取以下方式：首先通過積分環(huán)節(jié)的引入，使得系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差得到有效消除；其次，根據(jù)誤差及其變化率大小對模糊控制器的比例和量化因子進(jìn)行分段自調(diào)整；后，通過對控制規(guī)則調(diào)整因子的調(diào)整，根據(jù)誤差及其變化率大小動態(tài)調(diào)整控制規(guī)則。自適應(yīng)模糊控制系統(tǒng)如圖2所示。

為了提高系統(tǒng)定位精度，從誤差模糊集中挑選出8個(gè)元素，經(jīng)過模糊決策和推理對論域內(nèi)的所有組合都相應(yīng)地給以模糊控制量，再通過向精確量的轉(zhuǎn)變獲取控制查詢表，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況引入仿真系統(tǒng)手工修訂后就得到對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的查詢表。具體模糊控制查詢表如表1所示。

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結(jié)束語：