[实用新型]机械摩擦检测与补偿控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及摩擦检测与补偿控制装置设计与应用技术领域，特别提供了一种机械摩擦检测与补偿控制装置。

背景技术

 现有技术中，“摩擦”是一种复杂的、非线性的、具有不确定性的自然现象。摩擦的存在降低了系统的性能, 特别是对某些系统, 如机械手、数控机床、转台以及坐标测量机而言, 摩擦对这些系统性能的提高构成了严重的障碍。在工程实际中为了克服摩擦给机械系统带来的危害, 人们从控制角度提出了一些补偿方法。总的来说, 分为以下两大类: 如果已知摩擦模型, 便可以在控制系统中施加一个控制作用, 使之抵消每一瞬时的摩擦力, 这样就可以消除摩擦对系统性能的影响, 这就是基于摩擦模型的补偿。 不依赖于模型的补偿主要是基于高增益PD 控制器补偿方法。基于摩擦模型的补偿是人们对摩擦的物理过程给出一种近似的数学模型, 通过摩擦实验数据辨识其参数。这种基于摩擦模型的补偿技术主要问题是: 1) 由于摩擦的内在机理还在探索与研究中, 人们提出的多种摩擦模型没有形成统一的描述形式, 在实际应用中很难确定哪种摩擦模型更合适; 2) 现有的摩擦模型只是对真实摩擦过程的一种近似描述, 故在控制补偿时很难保证控制精度; 3) 现有这些摩擦模型从形式上看比较复杂, 很难进行控制系统的稳定性分析。 另外, 不依赖于模型的高增益PD 补偿的主要问题是只能在一定程度上减小摩擦的影响且鲁棒性与稳定性较差。

人们期望获得一种技术效果良好的机械摩擦检测与补偿控制装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种技术效果更好的机械摩擦检测与补偿控制装置。

本实用新型一种机械摩擦检测与补偿控制装置，其特征在于：其具体由下述几部分构成：检测传感器1、D/A转换装置2、摩擦补偿控制器3、上位机4、执行器5；其中：D/A转换装置2有两处，检测传感器1通过其中一个D/A转换装置2与摩擦补偿控制器3连接，执行器5通过另一个D/A转换装置2与摩擦补偿控制器3连接，摩擦补偿控制器3与上位机4连接。

本实用新型所述机械摩擦检测与补偿控制装置，优选要求内容如下：上位机4具体包含有下述三大构成部分：信号滤波模块8；位置差分模块6、自适应调整模块7；其中：位置差分模块6分别与信号滤波模块8和自适应调整模块7连接；

上位机4中的信号滤波模块8与摩擦补偿控制器3连接；自适应调整模块7同时还与执行器5连接。

本实用新型在实际应用中的具体技术路线简单介绍如下：

①通过位置检测用的检测传感器1检测执行器5上的位置信息，如图1所示；例如：如果执行器5为机械手，首先检测机械手腰关节的转动位置信息。

②将上一步骤中检测到的位置信息通过摩擦补偿控制器3传到上位机4中，上位机4里的信号滤波模块8对位置信息进行滤波处理。

③滤波后得到的位置信息，通过位置差分模块6处理，求出速度信息。

④基于位置信息和求出的速度信息进行摩擦力初始估计等后续工作。

⑤使用自适应调整模块7基于系统的性能要求对摩擦力进行自适应调整。

本实用新型在实际应用中的关键技术要点在于：

①根据位置传感器信号通过差分求出速度信号；②根据位置和速度信息估计摩擦力大小；③基于摩擦力大小设定控制器；④摩擦力的自适应调整。

本实用新型所述的机械摩擦检测与补偿控制装置，特别适合机械系统运动时摩擦力不容易确定，甚而影响到控制精度问题的技术应用背景。通过该装置可以检测摩擦力的大小，从而进一步设计补充控制器。

本实用新型提出了一种新的技术思路，其总体设计中系统构成相对简单，技术效果优良，具有可预期的较为巨大的经济价值和社会价值。

附图说明

    下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1为机械摩擦检测与补偿控制装置构成原理示意图。

具体实施方式

实施例1

一种机械摩擦检测与补偿控制装置，其具体由下述几部分构成：检测传感器1、D/A转换装置2、摩擦补偿控制器3、上位机4、执行器5；其中：D/A转换装置2有两处，检测传感器1通过其中一个D/A转换装置2与摩擦补偿控制器3连接，执行器5通过另一个D/A转换装置2与摩擦补偿控制器3连接，摩擦补偿控制器3与上位机4连接。