石 暕, 程国扬

(福州大学 电气工程与自动化学院，福建 福州 350108)

0 引 言

摩擦现象存在于伺服机构中产生相对运动(或趋势)的2个接触表面之间。摩擦力(或力矩)不但与运动速度和位移有关，也与外部作用力有关，体现出复杂的非线性动态特性[1]。特别是，在运动速度趋于零时，摩擦阻力的幅值反而增大，这种Stribeck效应使摩擦在低速区域的影响更显著，原因是伺服系统在接近目标位置时，运动速度和控制力度通常均要减小，而这时由于摩擦阻力变大，将导致系统减速乃至停顿下来，从而出现了稳态误差。若控制系统直接采用积分器来补偿摩擦阻力引起的静态误差，则积分器必须积累到足以克服最大静摩擦力的数值，系统才能由静止转为运动，而系统开始运动之后，摩擦阻力急剧变小(Stribeck效应)，但这时控制力度并未明显变化，将导致系统加速度增大而出现过冲。这就是伺服系统产生“爬行”现象和极限环振荡的根本原因。摩擦现象严重影响了伺服系统的性能，甚至威胁到系统的稳定性[2-3]，这在实际应用中意味着生产效率的降低和能源的浪费。因此，在设计伺服系统时，必须考虑采用适当的控制与补偿方法来消除摩擦对系统的影响，才能实现精确伺服控制[4]。

由于摩擦的非线性、复杂性和可变性，摩擦补偿的研究往往存在许多困难，现有研究结果并没有达到让人满意的效果，目前还没有一种方法能完全消除摩擦带来的不利影响。研究人员主要从基于模型和不基于模型2方面进行摩擦补偿的研究。……