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航空航天技术和舰船导航技术的迅猛发展,对导航制导设备性能及精度的要求不断提高,进行系统的摩擦分析及补偿研究对于设计结构简单且性能优良的系统具有重要的应用价值。
通过对几种经典摩擦模型的深入分析,本文研究了摩擦对系统的影响,针对摩擦补偿进行了研究分析。以陀螺漂移测试转台为对象,推导了包括摩擦力矩在内的转台无刷直流力矩电机的模型,并分析了其特点。文章中,将非线性摩擦模型对于其参数进行线性化并得出动力学方程。提出了一个基于分解的控制设计方案并合成了摩擦补偿方案。
基于分解的摩擦补偿器能够用最合适的控制方法来补偿每个类型的摩擦。具有未知但恒定的参数的未建模摩擦由自适应来进行补偿,而模型参数变化的摩擦及非参数未建模摩擦由鲁棒补偿器来进行补偿。几种补偿器结合起来构成了总的补偿方案。自适应和鲁棒补偿器在补偿模型不确定性的影响上互相取长补短。
文中应用了两种控制方案。第一种方案基于摩擦模型的参数不精确已知但是为常值。在第二种方案中,考虑了可变参数摩擦模型不确定性。设计了一个自适应补偿器以处理可变参数摩擦模型不确定性的常数部分,而用鲁棒补偿器处理可变部分,并保证了系统误差的一致最终有界性。分析和仿真结果表明所提出的摩擦补偿设计方法的有效性。