基于改进灰狼算法的非线性摩擦力辨识与补偿方法研究

1

作者 张太豪 李学伟 +2 位作者 祝玉恒 程祥 陈玉坤 《机床与液压》 北大核心 2024年第21期118-124,共7页

为减小非线性摩擦力对机床伺服系统运动控制精度的影响,对机床伺服系统摩擦特性进行研究,将改进灰狼算法应用于LuGre摩擦模型参数辨识,通过搭建伺服系统动力学模型进行摩擦前馈补偿仿真,并在三轴数控雕铣机试验平台进一步完成摩擦前馈... 为减小非线性摩擦力对机床伺服系统运动控制精度的影响,对机床伺服系统摩擦特性进行研究,将改进灰狼算法应用于LuGre摩擦模型参数辨识,通过搭建伺服系统动力学模型进行摩擦前馈补偿仿真,并在三轴数控雕铣机试验平台进一步完成摩擦前馈补偿验证。结果表明:应用基于改进灰狼算法辨识的LuGre摩擦模型前馈补偿方法,在两轴联动圆轨迹运动跟随过程中,低速运动换向时最大跟随误差下降幅度为67.7%,高速运动条件下误差下降幅度为84.0%,有效消除了非线性摩擦在速度换向过程中产生的负面影响,证明该方法在非线性摩擦力辨识方面具有优异的效果,有助于提高机床伺服系统的运动控制精度。 展开更多

关键词 机床伺服系统 非线性摩擦力补偿 LuGre摩擦模型 改进灰狼算法

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基于非线性摩擦力模型和WLS-CS算法的机器人动力学参数辨识

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作者 梁艳阳 黄子健 +2 位作者 孙伟霖 石峰 钟铭溪 《机电工程技术》 2024年第9期169-172,共4页

为了实现对工业机器人的高精度控制,需要一个高精度的动力学模型,因此要对动力学参数进行精准辨识。提出一种基于非线性摩擦力模型和加权最小二乘法与布谷鸟算法(WLS-CS)结合的动力学参数辨识方法。首先通过Newton-Euler法进行机器人的... 为了实现对工业机器人的高精度控制,需要一个高精度的动力学模型,因此要对动力学参数进行精准辨识。提出一种基于非线性摩擦力模型和加权最小二乘法与布谷鸟算法(WLS-CS)结合的动力学参数辨识方法。首先通过Newton-Euler法进行机器人的动力学建模,结合非线性摩擦力模型,完成机器人全动力学模型的建模。设计5阶有限项傅里叶级数作为激励轨迹,并优化激励轨迹参数。使用加权最小二乘法对动力学参数进行初步辨识。辨识结果作为布谷鸟算法的初始解范围,结合Levy飞行与巢穴的优胜劣汰机制,寻找到动力学参数辨识的全局最优解。更换轨迹对机器人全动力学模型进行验证,计算机器人的仿真力矩,并与实验力矩反馈值进行对比。结果表明上述方法辨识的动力学参数辨识精度的残差方根(RMS)值下降8.6%,可以建立精确度较高的动力学模型。 展开更多

关键词 动力学参数辨识 工业机器人 非线性摩擦力模型 最小二乘法 布谷鸟算法

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非线性摩擦力对碰摩转子-轴承系统混沌运动的影响 被引量：17

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作者 罗跃纲 金志浩 +1 位作者 刘长利 闻邦椿 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第9期843-846,共4页

在考虑轴承油膜力和非线性摩擦力的基础上,构造了具有碰摩故障转子-轴承系统的动力学模型,对碰摩故障转子在运行过程中的非线性行为进行了研究,并分析了转静件间相对速度影响因数对转子分岔与混沌运动的影响·发现随着速度影响因数... 在考虑轴承油膜力和非线性摩擦力的基础上,构造了具有碰摩故障转子-轴承系统的动力学模型,对碰摩故障转子在运行过程中的非线性行为进行了研究,并分析了转静件间相对速度影响因数对转子分岔与混沌运动的影响·发现随着速度影响因数的增加,在亚临界转速区,拟周期和混沌运动区域增大;在超临界转速区,混沌运动区域减小,碰摩力的作用效果增大,拟周期运动逐渐演变为周期3运动·该结果为转子-轴承系统的故障诊断提供了依据和参考· 展开更多

关键词 转子-轴承系统 碰摩故障 非线性摩擦力 分岔 混沌

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高速直线运动系统非线性摩擦力建模研究 被引量：3

4

作者 陈学东 姜伟 李斌 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第18期1934-1938,共5页

在分析摩擦力非线性特性的基础上,针对高速直线运动系统建立了一种简单有效的空间摩擦力模型,引入附加摩擦力的概念描述了工作状态下扰动因素引起的摩擦力。分析并仿真了工作负载、移动单元质心偏移和运动耦合等扰动因素对摩擦力的影响... 在分析摩擦力非线性特性的基础上,针对高速直线运动系统建立了一种简单有效的空间摩擦力模型,引入附加摩擦力的概念描述了工作状态下扰动因素引起的摩擦力。分析并仿真了工作负载、移动单元质心偏移和运动耦合等扰动因素对摩擦力的影响,仿真与实验结果基本一致。提出的摩擦力模型更接近实际,拓宽了模型的应用范围,有望在高速直线运动系统轨迹跟踪控制中取得更好的效果。 展开更多

关键词 非线性摩擦力 高速直线运动系统 扰动 附加摩擦力

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复杂接触运动下非线性摩擦力的求解 被引量：5

5

作者 单颖春 朱梓根 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期73-77,共5页

提出了复杂接触运动下求解接触非线性摩擦力的数值轨迹跟踪方法,利用该方法对几种复杂接触运动下的非线性摩擦力进行了计算。计算结果表明:数值方法在分析二维接触椭圆运动时可以得到更准确的结果;计算接触面摩擦力时不能忽略法向运动... 提出了复杂接触运动下求解接触非线性摩擦力的数值轨迹跟踪方法,利用该方法对几种复杂接触运动下的非线性摩擦力进行了计算。计算结果表明:数值方法在分析二维接触椭圆运动时可以得到更准确的结果;计算接触面摩擦力时不能忽略法向运动与切向运动之间的相位差,该相位差对接触状态的转变、摩擦力的大小以及迟滞回线的形状都有很大的影响;对于接触面的三维运动,必须同时考虑法向运动与接触面内两个方向切向运动之间的耦合;数值轨迹跟踪方法可以方便地求解一维、二维以及三维接触运动下的非线性摩擦力,为求解带干摩擦阻尼结构的动态响应提供了一种实用算法。 展开更多

关键词 干摩擦 接触运动 非线性摩擦力

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基于干扰抑制和非线性摩擦力补偿的速度环PI控制器抗饱和设计 被引量：5

6

作者 王慎航 王云宽 +3 位作者 胡建华 秦晓飞 郑军 刘娜 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期3224-3230,共7页

针对永磁同步电机速度调节器积分饱和导致动态品质变差的问题,提出一种新型的抗饱和(AW)设计方法。该AW方法首先把模型的不确定性视为系统的干扰;然后为了改善系统性能和提高抗干扰能力,在比例积分(PI)控制策略基础上,对速度环设计一种... 针对永磁同步电机速度调节器积分饱和导致动态品质变差的问题,提出一种新型的抗饱和(AW)设计方法。该AW方法首先把模型的不确定性视为系统的干扰;然后为了改善系统性能和提高抗干扰能力,在比例积分(PI)控制策略基础上,对速度环设计一种基于摩擦模型补偿和扰动观测补偿的复合控制方法;最后把PI控制器退饱和后从比例(P)模式重新进入PI模式的系统响应看作是带有初始值的系统响应,同时利用时域下的系统误差动态响应方程推导出系统无超调的误差和积分条件,当系统进入饱和时,系统以最大加速度运行,直到满足条件才重新进入PI模式,并给积分赋初始值。研究结果表明:该方法确保退饱和系统的优良的动态性能和无超调运行。与现有条件积分方法及其改进的方法相比,仿真和实验结果验证该新型AW设计的可行性及优越性。 展开更多

关键词 永磁同步电机(PMSM) 抗积分饱和 PI速度控制器 非线性摩擦力 干扰观测器 无超调

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遗传算法与LuGre摩擦模型的非线性摩擦力观测器设计 被引量：4

7

作者 黄智鹏 徐悦鹏 +4 位作者 曹瑞康 付承伟 任旺 孔祥东 李文锋 《液压与气动》 北大核心 2022年第8期58-69,共12页

广泛存在于机械系统中的摩擦现象在系统处于低速运动时会表现出复杂的强非线性特征,将大幅度降低系统位置控制性能,因此需要将摩擦现象进行模型化分析并纳入系统特性。对常见的摩擦模型进行了介绍和分析;并以能够较为全面描述摩擦现象... 广泛存在于机械系统中的摩擦现象在系统处于低速运动时会表现出复杂的强非线性特征,将大幅度降低系统位置控制性能,因此需要将摩擦现象进行模型化分析并纳入系统特性。对常见的摩擦模型进行了介绍和分析;并以能够较为全面描述摩擦现象丰富特性的LuGre摩擦模型作为基础,讨论并分析了其数学特性;采用遗传算法对其6个未知参数进行识别,设计了一种非线性摩擦力观测器。通过仿真与试验,对遗传算法的有效性和摩擦力观测器的效果进行了验证。试验表明,提出的摩擦观测器与传统摩擦模型相比,能使系统跟随滞后量减小40%,实现系统理想的控制性能和轨迹跟踪精度。 展开更多

关键词 摩擦现象 LuGre摩擦模型 遗传算法 非线性摩擦力观测器

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机器人非线性摩擦力补偿与控制

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作者 李清源 蔡鹤皋 《自动化技术与应用》 1988年第2期28-30,60,共4页

本文应用控制理论分析了非线性摩擦力因素对机械手电机侗服控制系统的影响,提出了一种对非线性摩擦力补偿及改善系统动态特性的方法。仿真结果表明,这种方法是可行的。

关键词 机器人 人工智能 非线性摩擦力 伺服控制系统

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摩擦力作用下电液伺服系统非线性动力学行为 被引量：8

9

作者 朱勇 姜万录 郑直 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期50-57,共8页

以电液伺服系统为研究对象,重点探究了非线性摩擦力对系统动态特征的影响规律.根据非线性动力学原理,建立了电液伺服系统的非线性动力学模型.通过理论研究,指出非线性摩擦力作用可以用Van Der Pol方程描述.通过数值试验分析,揭示了系统... 以电液伺服系统为研究对象,重点探究了非线性摩擦力对系统动态特征的影响规律.根据非线性动力学原理,建立了电液伺服系统的非线性动力学模型.通过理论研究,指出非线性摩擦力作用可以用Van Der Pol方程描述.通过数值试验分析,揭示了系统内在的分岔现象及典型非线性动力学行为.用非线性动力学研究方法对实测的电液伺服系统的动态数据进行了深入分析,揭示了摩擦力引起的"极限环型振荡"现象.发现摩擦力的非线性作用会引起电液伺服系统在工作过程中发生非线性振动,其对系统动态特征的影响不容忽视,在系统建模与动态特性研究时应该将摩擦力的非线性作用考虑在内. 展开更多

关键词 电液伺服系统 非线性摩擦力 极限环型振荡 分岔 混沌

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重载货车转向架非线性干摩擦力等效线性化及在车桥耦合中的应用

10

作者 张宝安 陆正刚 李奇 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期66-71,共6页

采用基于振动周期内平均功率相等的描述函数法,对重载货车转向架的非线性干摩擦力进行等效线性化,即将斜楔与摇枕间的垂向和横向非线性摩擦力线性等效为垂向和横向线性阻尼力,将旁承和心盘处的回转摩擦阻力矩线性等效为回转摩擦阻尼力,... 采用基于振动周期内平均功率相等的描述函数法,对重载货车转向架的非线性干摩擦力进行等效线性化,即将斜楔与摇枕间的垂向和横向非线性摩擦力线性等效为垂向和横向线性阻尼力,将旁承和心盘处的回转摩擦阻力矩线性等效为回转摩擦阻尼力,进而建立重载货车的等效线性动力学模型。以C80型重载货车为例,分别采用给出的等效线性动力学模型和非线性动力学模型进行重载货车动力学仿真计算。结果表明:等效线性动力学模型虽然小幅度增大了车体的垂向和横向平稳性指标、轮轨横向作用力、脱轨系数和轮重减载率,但是仍在GB/T 5599—1985标准范围内,满足其各项评价指标要求,验证了用描述函数法对非线性干摩擦力等效线性化的正确性和合理性;说明基于描述函数法的重载货车等效线性动力学模型可以替代复杂的非线性动力学模型进行重载货车通过既有桥梁的车桥耦合动力响应分析,为重载货车的非线性悬挂系统参数优化和车桥耦合动力学性能分析提供了新的有效途径。 展开更多

关键词 重载货车 动力学模型 描述函数法 转向架 非线性干摩擦力 等效线性化 车桥耦合动力学

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滚动轴承系统摩擦振动的非线性研究 被引量：1

11

作者 张闯 殷玉枫 吉晓梅 《太原科技大学学报》 2011年第1期40-45,共6页

针对滚动轴承摩擦振动系统,建立了在非线性摩擦力作用下的耦合动力学方程,并运用Runge-Kutta-Felhberg算法进行求解,着重分析了摩擦润滑和结构参数对滚动轴承系统运动特性的影响。研究表明,非线性摩擦力对滚动轴承的周期运动有明显的抑... 针对滚动轴承摩擦振动系统,建立了在非线性摩擦力作用下的耦合动力学方程,并运用Runge-Kutta-Felhberg算法进行求解,着重分析了摩擦润滑和结构参数对滚动轴承系统运动特性的影响。研究表明,非线性摩擦力对滚动轴承的周期运动有明显的抑制作用,可以通过调整摩擦润滑主要参数来改善系统的动态稳定性,为滚动轴承的理论设计和故障动态监测提供了理论依据。 展开更多

关键词 滚动轴承 耦合振动 非线性摩擦力

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模锻压机低速运行摩擦力的参数辨识与补偿控制 被引量：2

12

作者 李毅波 张猛 +1 位作者 黄明辉 陆新江 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期38-44,共7页

重型模锻压机低速运行时极易出现爬行、抖动等现象,非线性摩擦力是该现象的主要成因.文中首先建立了40MN等温模锻压机低速运行时的动态特性测试系统,进行了锻件的等温模锻试验,获得了压机在低于5μm/s的超低速度下运行时的加速度数据;... 重型模锻压机低速运行时极易出现爬行、抖动等现象,非线性摩擦力是该现象的主要成因.文中首先建立了40MN等温模锻压机低速运行时的动态特性测试系统,进行了锻件的等温模锻试验,获得了压机在低于5μm/s的超低速度下运行时的加速度数据;然后基于Stribeck非线性摩擦模型,采用粒子群算法对摩擦力参数进行辨识并进行了验证;最后建立了重型模锻压机非线性摩擦的T-S模糊模型,并应用于摩擦前馈补偿控制系统.结果表明,Stribeck非线性摩擦模型可以较好地描述压机低速运行时的非线性摩擦,基于T-S模糊模型的摩擦前馈补偿能极大地提高非线性摩擦作用下系统的动态性能. 展开更多

关键词 模锻压机 非线性摩擦力 参数辨识 补偿控制 低速运行

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数控伺服进给系统中的非线性预测控制 被引量：1

13

作者 聂建华 李晟 《组合机床与自动化加工技术》 2006年第12期61-64,共4页

在分析数控加工过程中进给伺服系统的非线性摩擦力因素的基础上,提出了位置环非线性预测控制器设计方案。该控制器采用了RBF神经网络实现预测模型及其在线校正,黄金分割法进行滚动优化计算。并在Matlab环境下进行了仿真,实验结果表明,... 在分析数控加工过程中进给伺服系统的非线性摩擦力因素的基础上,提出了位置环非线性预测控制器设计方案。该控制器采用了RBF神经网络实现预测模型及其在线校正,黄金分割法进行滚动优化计算。并在Matlab环境下进行了仿真,实验结果表明,预测控制器能有效地改善系统控制质量,抑制非线性摩擦力带来的不利影响。 展开更多

关键词 非线性预测控制 数控机床 神经网络 非线性摩擦力

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基于模糊神经网络的自动冲床送料系统摩擦力自适应控制研究

14

作者 徐立军 何颖 王维庆 《电气自动化》 2013年第5期95-97,100,共4页

在分析摩擦力非线性特性的基础上,讨论了摩擦力的模型及其对伺服系统的影响。针对变压器专用绝缘条形材料自动冲床的摩擦驱动系统建立了一种基于模糊神经网络PID的控制系统,并通过实验研究将其与常规PID控制系统相比较,实验结果证明,该... 在分析摩擦力非线性特性的基础上,讨论了摩擦力的模型及其对伺服系统的影响。针对变压器专用绝缘条形材料自动冲床的摩擦驱动系统建立了一种基于模糊神经网络PID的控制系统,并通过实验研究将其与常规PID控制系统相比较,实验结果证明,该方法能有效改善系统的动、静态性能,很适合用于对不确定对象的控制。 展开更多

关键词 伺服系统 非线性摩擦力 神经网络 自适应

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基于GA的非线性电机自适应模糊滑模控制器设计 被引量：5

15

作者 郁明 丛爽 徐娟 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期3141-3145,共5页

提出一种基于GA的自适应模糊积分型滑模控制策略,并将其用于具有非线性动态摩擦力的单轴运动控制系统中。控制器由自适应模糊控制项和补偿控制项组成,自适应模糊控制项用来逼近理想滑模控制律,补偿控制项用来补偿逼近偏差,利用李亚普诺... 提出一种基于GA的自适应模糊积分型滑模控制策略,并将其用于具有非线性动态摩擦力的单轴运动控制系统中。控制器由自适应模糊控制项和补偿控制项组成,自适应模糊控制项用来逼近理想滑模控制律,补偿控制项用来补偿逼近偏差,利用李亚普诺夫稳定性理论推导出模糊规则和补偿控制项中逼近偏差边界在线自适应律,采用遗传算法优化自适应律中参数。仿真和实验结果表明了该控制策略的有效性。 展开更多

关键词 非线性动态摩擦力 自适应模糊系统 滑模控制 遗传算法

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直线伺服系统位移跟踪误差的分析与迭代补偿 被引量：1

16

作者 付佳倩 李珊瑚 胡俊宇 《动力学与控制学报》 2024年第12期87-95,共9页

为解决由非线性摩擦力引起的电机位移跟踪误差量化不清晰、补偿设计困难的问题,提出一种基于误差相关系数更新的迭代前馈整定策略.首先,采用“黏滞摩擦+库仑摩擦”非线性摩擦力模型,分析了直线伺服系统中电机位移跟踪误差产生机理,得到... 为解决由非线性摩擦力引起的电机位移跟踪误差量化不清晰、补偿设计困难的问题,提出一种基于误差相关系数更新的迭代前馈整定策略.首先,采用“黏滞摩擦+库仑摩擦”非线性摩擦力模型,分析了直线伺服系统中电机位移跟踪误差产生机理,得到电机位移跟踪误差的具体表达式.其次,将非线性摩擦力引起的电机位移跟踪误差与参考位移引起的电机位移跟踪误差联系起来,建立了电机位移跟踪误差到速度、加速度、库仑摩擦的映射关系以及误差相关系数,通过更新判断误差相关系数的大小,进行迭代前馈整定,有效补偿电机位移跟踪误差.最后,在仿真和实验中,不同前馈参数下的误差相关系数大小证明了电机位移跟踪误差分析的正确性,电机跟踪误差的明显降低证明了基于误差相关系数进行迭代前馈整定的有效性. 展开更多

关键词 直线伺服系统 电机位移跟踪误差 非线性摩擦力 相关系数 迭代前馈整定

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非对称油膜力作用下碰摩转子系统动力学分析 被引量：3

17

作者 丛蕊 马锐 刘树林 《科学技术与工程》 2009年第21期6296-6301,共6页

综合考虑非对称油膜力、非线性刚度和非线性摩擦力的影响,建立了碰摩转子系统动力学模型。采用数值分析方法分析了碰摩转子系统的非线性动力学行为,研究了转速、非线性刚度比和速度影响因数对碰摩转子系统分岔和混沌行为的影响。发现非... 综合考虑非对称油膜力、非线性刚度和非线性摩擦力的影响,建立了碰摩转子系统动力学模型。采用数值分析方法分析了碰摩转子系统的非线性动力学行为,研究了转速、非线性刚度比和速度影响因数对碰摩转子系统分岔和混沌行为的影响。发现非对称油膜力、非线性刚度和非线性摩擦力对转子系统动力学行为的影响与转速有很大关系,碰摩转子系统可以在较大参数范围内出现混沌运动状态,并且混沌运动的演化规律更为复杂。研究结果为今后有效识别同类转子故障提供可靠的理论基础和参考依据。 展开更多

关键词 碰摩转子 非对称油膜力 非线性摩擦力 非线性刚度 混沌 分岔

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基于GA和单纯形法的直流电机参数辨识 被引量：2

18

作者 丛爽 冯先勇 《控制工程》 CSCD 北大核心 2009年第1期109-112,共4页

提出一种基于优化算法的非线性系统参数辨识的方法。针对直流电机非线性摩擦力和饱和特性,建立直流电机的非线性模型。利用遗传算法的全局寻优特性和单纯形法快速的收敛性,通过获取充分激励的实际系统运行的输入输出数据,辨识出包括非... 提出一种基于优化算法的非线性系统参数辨识的方法。针对直流电机非线性摩擦力和饱和特性,建立直流电机的非线性模型。利用遗传算法的全局寻优特性和单纯形法快速的收敛性,通过获取充分激励的实际系统运行的输入输出数据,辨识出包括非线性摩擦力在内的直流电机所有的8个模型参数。获取系统实际运行的输入输出数据,分别验证电机运行于死区、饱和区和线性区时,模型辨识的精度。这种方法可以方便地应用于其他非线性系统参数辨识中。 展开更多

关键词 直流电机 参数辨识 遗传算法 单纯形法 非线性摩擦力

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机器人动力学模型识别新方法

19

作者 毕德学 孙国强 许增朴 《天津科技大学学报》 CAS 2007年第1期37-40,58,共5页

准确的动力学模型在先进的机器人轨迹跟踪控制中扮演了一个非常重要的角色．通过分析关节的非线性摩擦力的特点,提出了一种新颖的机器人动力学模型识别途径．同时应用最小均方差方法和支持向量机算法,可以准确地识别机器人的线性和非线... 准确的动力学模型在先进的机器人轨迹跟踪控制中扮演了一个非常重要的角色．通过分析关节的非线性摩擦力的特点,提出了一种新颖的机器人动力学模型识别途径．同时应用最小均方差方法和支持向量机算法,可以准确地识别机器人的线性和非线性耦合的动力学模型．对一自由度机器人系统的实验结果表明,相对于传统方法,其动力学模型的建模精度更高． 展开更多

关键词 动力学识别 非线性摩擦力模型 支持向量机 机器人

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变参数双模糊控制器在摆动气缸位置伺服系统中的应用

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作者 柏艳红 李小宁 《机床与液压》 北大核心 2006年第3期190-192,207,共4页

针对比例流量阀控制的摆动气缸位置伺服系统的强非线性和不确定性,提出采用基于经验知识的模糊控制。为了克服模糊控制的控制精度低的缺点,设计了变参数双模糊控制器,即根据位置偏差切换“粗调”和“细调”模糊控制器,两个控制器控制规... 针对比例流量阀控制的摆动气缸位置伺服系统的强非线性和不确定性,提出采用基于经验知识的模糊控制。为了克服模糊控制的控制精度低的缺点,设计了变参数双模糊控制器,即根据位置偏差切换“粗调”和“细调”模糊控制器,两个控制器控制规则相同,但参数不同。实验研究表明,在摆动气缸位置伺服系统中采用该控制器,能获得较好的控制效果。 展开更多

关键词 电-气比例流量阀 气动位置伺服控制 模糊控制 叶片式摆动气缸 非线性摩擦力

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