LuGre模型下的高精度伺服电机转速补偿控制器

在高精度伺服电机的双闭环转速控制系统中，传统的单PI控制器往往难以应对系统中的摩擦力矩，这会导致控制性能下降，表现为明显的爬行、抖动和顿挫等问题。为了改善这种情况，本文探讨了基于LuGre模型的摩擦补偿策略。LuGre模型是一种广泛应用于摩擦建模的复杂模型，它能够同时捕捉摩擦的动态和静态特性，从而更准确地模拟实际摩擦行为。 LuGre模型的特点在于其包含了一个动态摩擦参数和一个静止摩擦参数，这使得它在处理低速启动和停止过程中，尤其是反复启停的高精度控制时，能有效地补偿摩擦带来的非线性干扰。通过对这些参数的辨识，可以定制出适应性强的摩擦补偿策略，确保控制器的性能。 文章首先分析了伺服电机的双闭环控制结构，包括电流环和速度环的设计。电流环通过比较电流反馈值与参考输入，通过电流校正控制器实现闭环控制。然而，单独的PI控制器在这种情况下显得力不从心，无法有效抵消摩擦力矩的影响。 因此，本文提出了基于LuGre模型的摩擦补偿的复合转速控制器设计。这种新型控制器结合了LuGre模型的优势，能够实时调整补偿，增强系统的动态响应，提高转速控制的稳定性，同时改善转速过零点的平滑性。仿真结果显示，这种复合控制方案显著提高了控制系统的性能，减少了因摩擦引起的控制误差，从而满足了现代工业制造中对高精度伺服电机转速控制的严格要求。 本文的研究对于提高高精度伺服电机的控制精度，减少摩擦干扰导致的问题，具有重要的理论和实践价值。它展示了LuGre模型在复杂控制系统设计中的潜力，为伺服电机转速控制领域的进一步发展提供了新的思路和方法。