文档介绍：第 37 卷第 2 期自动化学报 Vol. 37, No. 2
2011 年 2 月 ACTA AUTOMATICA SINICA February, 2011
摩擦几乎无处不在, 在有些情况下, 摩擦是人们所期望的. 如
汽车的刹车系统利用了摩擦进行制动, 但对于大多数机械系
基于状态估计的摩擦模糊建模与统而言, 摩擦却成为提高系统性能的障碍, 使系统响应出现
爬行、振荡或稳态误差以及其他不可预料现象. 因此, 为提高
鲁棒自适应控制机械系统的性能就必须减小或消除摩擦对系统性能的不利影
响, 解决摩擦问题对提高机电产品性能具有重要的理论和实
王永富 1, 2 王殿辉 2, 3 柴天佑 2 际意义.
对非线性摩擦建立准确数学模型, 无论是对认识摩擦现
[1−3]
摘要针对一类多自由度机械系统, 研究了基于状态估计的摩擦模糊象, 还是进行摩擦控制补偿都是十分重要的. 因此, 有
建模与鲁棒自适应控制问题. 提出用模糊状态估计器估计摩擦模型中的关摩擦建模的研究一直非常活跃, 到目前为止, 已提出的摩
不可测变量, 并用严格正实和李雅普诺夫稳定性理论证明了状态估计误擦模型有几十种, 主要分为静态摩擦模型和动态摩擦模型两
差的一致最终有界性. 运用模糊状态估计结果设计了多变量鲁棒自适应大类. 其中, 静态摩擦模型主要包括 Couloumb 摩擦模型,
控制器, 其中摩擦模糊模型中的自适应参数是基于李雅普诺夫稳定性理 Stribeck 摩擦模型和 Karnopp 摩擦模型等; 动态摩擦模型主
论设计的, 并证明了闭环系统跟踪误差的一致最终有界性. 本文对多自
要包括 LuGre 摩擦模型和七参数摩擦模型等. 这些模型是通
由度质量、弹簧和摩擦阻尼系统进行的仿真, 结果表明所提出的状态估
计算法和自适应控制策略是有效的. 过对摩擦机理的研究和实验建立起来的参数化数学模型. 这
关键词摩擦模型, 状态估计, 模糊建模, 自适应, 鲁棒控制些模型对认识摩擦机理和控制补偿具有重要意义. 但这些传
统的摩擦机理模型也有如下不足缺少一个比较直观的、
DOI . : 1)
具有明显物理意义且能够精确描述摩擦静态和动态特性的
State Estimate-based Friction Fuzzy 摩擦模型; 2) 人们提出了多种摩擦模型, 但它们没有形成统
Modeling and Robust Adaptive Control 一的描述形式, 在实际应用中很难确定哪种摩擦模型更合适;
3) 现有的摩擦模型有的过于简化, 易于实现控制补偿但很难
WANG Yong-Fu1, 2 WANG Dian-Hui2, 3 保证控制精度, 有的过于复杂, 使得参数辨识很难、不易于实
CHAI Tian-You2 现控制补偿; 4) 现有这些摩擦模型从理论上很难把控制器设
计与稳定性分析有机地结合起来.
Abstract This paper develops a fuzzy state estimate-based
robust adaptive control scheme for a class of mechanical sys