專利名稱：機(jī)械摩擦檢測與補(bǔ)償控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及摩擦檢測與補(bǔ)償控制裝置設(shè)計與應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別提供了一種機(jī)械摩擦檢測與補(bǔ)償控制裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，“摩擦”是一種復(fù)雜的、非線性的、具有不確定性的自然現(xiàn)象。摩擦的存在降低了系統(tǒng)的性能，特別是對某些系統(tǒng)，如機(jī)械手、數(shù)控機(jī)床、轉(zhuǎn)臺以及坐標(biāo)測量機(jī)而言，摩擦對這些系統(tǒng)性能的提高構(gòu)成了嚴(yán)重的障礙。在工程實際中為了克服摩擦給機(jī)械系統(tǒng)帶來的危害，人們從控制角度提出了一些補(bǔ)償方法?？偟膩碚f，分為以下兩大 類如果已知摩擦模型，便可以在控制系統(tǒng)中施加一個控制作用，使之抵消每一瞬時的摩擦力，這樣就可以消除摩擦對系統(tǒng)性能的影響，這就是基于摩擦模型的補(bǔ)償。不依賴于模型的補(bǔ)償主要是基于高增益ro控制器補(bǔ)償方法?；谀Σ聊Ｐ偷难a(bǔ)償是人們對摩擦的物理過程給出一種近似的數(shù)學(xué)模型，通過摩擦實驗數(shù)據(jù)辨識其參數(shù)。這種基于摩擦模型的補(bǔ)償技術(shù)主要問題是I)由于摩擦的內(nèi)在機(jī)理還在探索與研究中，人們提出的多種摩擦模型沒有形成統(tǒng)一的描述形式，在實際應(yīng)用中很難確定哪種摩擦模型更合適；2)現(xiàn)有的摩擦模型只是對真實摩擦過程的一種近似描述，故在控制補(bǔ)償時很難保證控制精度；3)現(xiàn)有這些摩擦模型從形式上看比較復(fù)雜，很難進(jìn)行控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析。另夕卜，不依賴于模型的高增益ro補(bǔ)償?shù)闹饕獑栴}是只能在一定程度上減小摩擦的影響且魯棒性與穩(wěn)定性較差。人們期望獲得一種技術(shù)效果良好的機(jī)械摩擦檢測與補(bǔ)償控制裝置。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種技術(shù)效果更好的機(jī)械摩擦檢測與補(bǔ)償控制裝置。本實用新型一種機(jī)械摩擦檢測與補(bǔ)償控制裝置，其特征在于其具體由下述幾部分構(gòu)成檢測傳感器1、D/A轉(zhuǎn)換裝置2、摩擦補(bǔ)償控制器3、上位機(jī)4、執(zhí)行器5 ;其中D/A轉(zhuǎn)換裝置2有兩處，檢測傳感器I通過其中一個D/A轉(zhuǎn)換裝置2與摩擦補(bǔ)償控制器3連接，執(zhí)行器5通過另一個D/A轉(zhuǎn)換裝置2與摩擦補(bǔ)償控制器3連接，摩擦補(bǔ)償控制器3與上位機(jī)4連接。本實用新型所述機(jī)械摩擦檢測與補(bǔ)償控制裝置，優(yōu)選要求內(nèi)容如下上位機(jī)4具體包含有下述三大構(gòu)成部分信號濾波模塊8 ;位置差分模塊6、自適應(yīng)調(diào)整模塊7 ;其中位置差分模塊6分別與信號濾波模塊8和自適應(yīng)調(diào)整模塊7連接；上位機(jī)4中的信號濾波模塊8與摩擦補(bǔ)償控制器3連接；自適應(yīng)調(diào)整模塊7同時還與執(zhí)行器5連接。本實用新型在實際應(yīng)用中的具體技術(shù)路線簡單介紹如下①通過位置檢測用的檢測傳感器I檢測執(zhí)行器5上的位置信息，如圖I所示；例如如果執(zhí)行器5為機(jī)械手，首先檢測機(jī)械手腰關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動位置信息。[0010]②將上一步驟中檢測到的位置信息通過摩擦補(bǔ)償控制器3傳到上位機(jī)4中，上位機(jī)4里的信號濾波模塊8對位置信息進(jìn)行濾波處理。③濾波后得到的位置信息，通過位置差分模塊6處理，求出速度信息。④基于位置信息和求出的速度信息進(jìn)行摩擦力初始估計等后續(xù)工作。⑤使用自適應(yīng)調(diào)整模塊7基于系統(tǒng)的性能要求對摩擦力進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整。本實用新型在實際應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)要點在于①根據(jù)位置傳感器信號通過差分求出速度信號；②根據(jù)位置和速度信息估計摩擦力大小基于摩擦力大小設(shè)定控制器；④摩擦力的自適應(yīng)調(diào)整。本實用新型所述的機(jī)械摩擦檢測與補(bǔ)償控制裝置，特別適合機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動時摩擦力不容易確定，甚而影響到控制精度問題的技術(shù)應(yīng)用背景。通過該裝置可以檢測摩擦力的大小，從而進(jìn)一步設(shè)計補(bǔ)充控制器。本實用新型提出了一種新的技術(shù)思路，其總體設(shè)計中系統(tǒng)構(gòu)成相對簡單，技術(shù)效果優(yōu)良，具有可預(yù)期的較為巨大的經(jīng)濟(jì)價值和社會價值。
以下結(jié)合附圖
及實施方式對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖I為機(jī)械摩擦檢測與補(bǔ)償控制裝置構(gòu)成原理示意圖。
具體實施方式
實施例I一種機(jī)械摩擦檢測與補(bǔ)償控制裝置，其具體由下述幾部分構(gòu)成檢測傳感器I、D/A轉(zhuǎn)換裝置2、摩擦補(bǔ)償控制器3、上位機(jī)4、執(zhí)行器5 ;其中D/A轉(zhuǎn)換裝置2有兩處，檢測傳感器I通過其中一個D/A轉(zhuǎn)換裝置2與摩擦補(bǔ)償控制器3連接，執(zhí)行器5通過另一個D/A轉(zhuǎn)換裝置2與摩擦補(bǔ)償控制器3連接，摩擦補(bǔ)償控制器3與上位機(jī)4連接。本實施例所述機(jī)械摩擦檢測與補(bǔ)償控制裝置中，上位機(jī)4具體包含有下述三大構(gòu)成部分信號濾波模塊8 ;位置差分模塊6、自適應(yīng)調(diào)整模塊7 ;其中位置差分模塊6分別與信號濾波模塊8和自適應(yīng)調(diào)整模塊7連接；上位機(jī)4中的信號濾波模塊8與摩擦補(bǔ)償控制器3連接；自適應(yīng)調(diào)整模塊7同時還與執(zhí)行器5連接。本實施例在實際應(yīng)用中的具體技術(shù)路線簡單介紹如下①通過位置檢測用的檢測傳感器I檢測執(zhí)行器5上的位置信息，如圖I所示；例如如果執(zhí)行器5為機(jī)械手，首先檢測機(jī)械手腰關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動位置信息。②將上一步驟中檢測到的位置信息通過摩擦補(bǔ)償控制器3傳到上位機(jī)4中，上位機(jī)4里的信號濾波模塊8對位置信息進(jìn)行濾波處理。③濾波后得到的位置信息，通過位置差分模塊6處理，求出速度信息。④基于位置信息和求出的速度信息進(jìn)行摩擦力初始估計等后續(xù)工作。
、[0029]⑤使用自適應(yīng)調(diào)整模塊7基于系統(tǒng)的性能要求對摩擦力進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整。本實施例在實際應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)要點在于①根據(jù)位置傳感器信號通過差分求出速度信號；②根據(jù)位置和速度信息估計摩擦力大小基于摩擦力大小設(shè)定控制器；④摩擦力的自適應(yīng)調(diào)整。本實施例所述的機(jī)械摩擦檢測與補(bǔ)償控制裝置，特別適合機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動時摩擦力不容易確定，甚而影響到控制精度問題的技術(shù)應(yīng)用背景。通過該裝置可以檢測摩擦力的大小，從而進(jìn)一步設(shè)計補(bǔ)充控制器。本實施例提出了一種新的技 術(shù)思路，其總體設(shè)計中系統(tǒng)構(gòu)成相對簡單，技術(shù)效果優(yōu)良，具有可預(yù)期的較為巨大的經(jīng)濟(jì)價值和社會價值。
權(quán)利要求1.機(jī)械摩擦檢測與補(bǔ)償控制裝置，其特征在于其具體由下述幾部分構(gòu)成檢測傳感器(1)、D/A轉(zhuǎn)換裝置(2)、摩擦補(bǔ)償控制器(3)、上位機(jī)(4)、執(zhí)行器(5);其中D/A轉(zhuǎn)換裝置(2)有兩處，檢測傳感器(I)通過其中一個D/A轉(zhuǎn)換裝置(2)與摩擦補(bǔ)償控制器(3)連接，執(zhí)行器(5 )通過另一個D/A轉(zhuǎn)換裝置(2 )與摩擦補(bǔ)償控制器(3 )連接，摩擦補(bǔ)償控制器(3 )與上位機(jī)(4)連接。
2.按照權(quán)利要求I所述機(jī)械摩擦檢測與補(bǔ)償控制裝置，其特征在于上位機(jī)(4)具體包含有下述三大構(gòu)成部分信號濾波模塊(8);位置差分模塊(6)、自適應(yīng)調(diào)整模塊(7);其中位置差分模塊(6)分別與信號濾波模塊(8)和自適應(yīng)調(diào)整模塊(7)連接； 上位機(jī)(4)中的信號濾波模塊(8)與摩擦補(bǔ)償控制器(3)連接；自適應(yīng)調(diào)整模塊(7)同時還與執(zhí)行器(5)連接。
專利摘要機(jī)械摩擦檢測與補(bǔ)償控制裝置，其具體由下述幾部分構(gòu)成檢測傳感器(1)、D/A轉(zhuǎn)換裝置(2)、摩擦補(bǔ)償控制器(3)、上位機(jī)(4)、執(zhí)行器(5)；其中D/A轉(zhuǎn)換裝置(2)有兩處，檢測傳感器(1)通過其中一個D/A轉(zhuǎn)換裝置(2)與摩擦補(bǔ)償控制器(3)連接，執(zhí)行器(5)通過另一個D/A轉(zhuǎn)換裝置(2)與摩擦補(bǔ)償控制器(3)連接，摩擦補(bǔ)償控制器(3)與上位機(jī)(4)連接。本實用新型所述的機(jī)械摩擦檢測與補(bǔ)償控制裝置，特別適合機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動時摩擦力不容易確定，甚而影響到控制精度問題的技術(shù)應(yīng)用背景。本實用新型提出了一種新的技術(shù)思路，其系統(tǒng)構(gòu)成相對簡單，技術(shù)效果優(yōu)良，具有可預(yù)期的較為巨大的經(jīng)濟(jì)價值和社會價值。
文檔編號G05B19/404GK202433735SQ201120561588
公開日2012年9月12日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者張義民, 柴天佑, 王永富 申請人:東北大學(xué)