液压机械臂在重载任务中至关重要,但在精细化作业中却普遍存在“力量够大、精细不足”的问题。无论采用全自主还是半自主的作业方式,精密运动控制都是实现精细作业的首要基础。液压机械臂多采用液压缸直动推动关节转动的非线性驱动关节构型,摩擦分别来自液压缸和转动轴,但现研究大多忽略直动摩擦而仅考虑转动摩擦,因而运动控制中的摩擦补偿不到位。建立了面向模型补偿控制的液压机械臂非线性驱动关节动力学模型,全面考虑液压缸和转动轴的摩擦特性,进而提出摩擦补偿控制方法。结合基于最小二乘的在线参数自适应律,设计了直接/间接自适应鲁棒控制器。最后开展多组仿真对比,验证所提控制方法对液压机械臂驱动关节控制精度的提升效果。

复杂的动态非线性摩擦力矩是影响液压转台低速性能的关键因素。为提高液压转台的低速性能,通过分析液压转台单框动态摩擦力矩特性,建立转台摩擦的LuGre模型基础上,提出用一种自适应鲁棒控制补偿液压转台动态摩擦。构造两个非线性观测器对液压转台LuGre摩擦状态进行精确估计,不连续投影映射方法提高参数自适应和摩擦状态估计的稳定性,鲁棒反馈项削弱估计误差和未确定非线性以确保控制系统的鲁棒性能。对液压转台外框的试验结果证明了该方法的正确性和优越性。

为了提高比例多路阀输出流量的稳定性，以负载敏感比例多路阀为研究对象，利用Stribeck模型分析了摩擦颤振补偿机理，采用功率键合图理论搭建了先导阀-主阀数学模型，利用该模型并结合对该模型的仿真获得了颤振信号作用下该阀的稳态特性，最后通过试验研究和功率谱分析验证了颤振信号对比例多路阀流量波动的影响规律。研究结果表明比例多路阀的流量波动程度随颤振信号频率的增大而减小且减小幅度不断降低，随颤振信号振幅的增大而增大且两者近似呈线性关系;波动频率和颤振信号频率保持一致。可适度提高颤振信号的频率或降低其幅值，以提高比例多路阀输出流量稳定性，实现执行机构平稳运行。研究结果为比例多路阀的研究和性能优化提供了参考依据。

为减小摩擦对比例多路阀性能的影响,提出基于修正黏性摩擦LuGre模型的比例多路阀摩擦特性分析、模型参数辨识以及摩擦补偿方法。通过实验测试间接得出摩擦数据,运用数据拟合方法辨识出修正黏性摩擦LuGre模型的静态和动态参数。基于辨识参数设计出修正黏性摩擦LuGre模型摩擦状态观测器,将观测器摩擦信号输出量反馈到控制模型输入端,减小摩擦对比例多路阀性能的不良影响。仿真结果表明,基于辨识参数的修正黏性摩擦LuGre模型摩擦补偿方法可提高比例多路阀的位置跟踪精度。

为提高数控机床伺服系统的控制精度,对X-Y数控工作台高精度控制中的摩擦补偿和外部扰动的补偿进行了研究。建立了基于动态Lu Gre摩擦的伺服系统模型,提出了设计一个非线性双观测器来估计Lu Gre模型内部的不可测的状态,并通过自适应鲁棒控制器来实现未知的摩擦和负载转矩的补偿,同时设计神经网络观测器补偿外部扰动;利用LYapunov稳定性理论证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明,有效地解决非线性摩擦和扰动的影响,提高系统的跟踪精度和鲁棒性。

针对工作台在快速进给过程中存在的超调现象,考虑负载对位置伺服系统的影响,提出了工作台神经网络控制策略。设计了工作台的机械结构并建立了数学模型,对位置伺服系统设计了神经网络控制器,并且采用了摩擦补偿。进行了神经网络的MATLAB仿真研究,结果表明该方法有效地抑制了工作台在快速进给过程中的超调现象,实现了位置的精确控制,验证了控制策略具有较好的鲁棒性。

本文对于二次调节力矩控制系统的摩擦现象及其模糊控制补偿方法进行了研究.给出了二次调节力矩控制系统的数学模型用以进行摩擦现象及其补偿的理论和仿真分析;结合实验测试结果建立了一个包含静摩擦、库伦摩擦、粘性摩擦和Stibeck效应等因素在内的摩擦模型用以近似地反映现实中复杂的摩擦现象这对于研究力矩控制时摩擦对于系统的影响非常有益.仿真和实验结果证明了摩擦模型的有效性;也证明了模糊控制器对于非线性摩擦补偿和提高系统的精度的有效性.

液压伺服系统位置控制的结构和非结构的不确定性阻碍了其控制精度的提高。对于结构的不确定性可以采用非线性自适应控制以实现渐近跟踪性能。但在液压系统中经常会出现如非线性摩擦此类非结构的不确定性导致跟踪精度的降低。提出一种不完全微分反演变结构控制器实现基于摩擦补偿的液压伺服系统的位置控制。该控制器以反演设计为基础融入滑模变结构控制利用滑模变结构在滑动模态下对控制系统参数变化和外部干扰的完全不变性解决系统结构的不确定性问题;结合摩擦补偿解决系统非结构的不确定性问题;引入不完全微分弱化控制器的微分效应减小纯微分突变信号带来的干扰不完全微分产生的滤波效应可以抑制滑模变结构存在的抖振。从理论上证明了在各种不确定性存在的情况下系统的渐近跟踪性能仿真实验验证了所提出的控制策

复杂的动态非线性摩擦力矩是影响液压转台低速性能的关键因素。为提高液压转台的低速性能，通过分析液压转台单框动态摩擦力矩特性，建立转台摩擦的LuGre模型基础上，提出用一种自适应鲁棒控制补偿液压转台动态摩擦。构造两个非线性观测器对液压转台LuGre摩擦状态进行精确估计，不连续投影映射方法提高参数自适应和摩擦状态估计的稳定性，鲁棒反馈项削弱估计误差和未确定非线性以确保控制系统的鲁棒性能。对液压转台外框的试验结果证明了该方法的正确性和优越性。

超低速、高精度、高频响的液压转台性能提高受到动态非线性摩擦的影响。为提高液压转台的低速性能，通过分析液压转台单框动态摩擦特性，在建立转台摩擦的LuGre模型基础上，提出用一种基于LuGre模型的非线性白适应控制补偿液压转台动态摩擦。构造两个非线性观测器对液压转台LuGre摩擦状态进行精确估计，通过构造摩擦模型参数自适应率对摩擦力矩进行动态补偿，并利用Lyapunov方法证明了控制系统的全局渐近稳定性。对液压转台中框的仿真实验证明了该方法的正确性和优越性。