【摘 要】
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齿隙是一种存在于传动系统中的位置误差。它作为一类具有动态,不可微和非平滑特性的不连续非线性,广泛存在于机械系统中,对系统的定位精度和动态性能有着严重影响。在弹药自
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齿隙是一种存在于传动系统中的位置误差。它作为一类具有动态,不可微和非平滑特性的不连续非线性,广泛存在于机械系统中,对系统的定位精度和动态性能有着严重影响。在弹药自动装填系统的传动机构中,往往存在齿隙非线性。为提高弹药自动装填系统的各项技术指标和改善各部件的动态性能,有必要对传动系统中的齿隙非线性展开研究。本文以自动装填系统中的传弹机械手为研究对象,主要研究其回转系统中齿隙非线性的控制补偿技术。针对具有参数变化和齿隙非线性的传弹机械手回转定位系统,提出一种基于反演法的自适应模糊滑模控制策略。首先,采用机理分析法分析回转传动系统,并引入近似死区模型,建立含齿隙的传弹机械手动力学模型。然后,通过反演法逐步选择Lyapunov函数,结合滑模控制补偿系统中存在的参数不确定和齿隙非线性。通过模糊推理机制将切换控制项线性化,消除传统滑模控制中的抖振现象。与PID控制的性能对比试验表明:基于反演法的自适应模糊滑模控制能有效削弱大、小齿轮间传递力矩的波动,并具有更高的位置跟踪精度和对系统参数变化的鲁棒性。但基于反演法的自适应模糊滑模控制策略对系统硬件要求高,不便于在传弹机械手系统中直接应用。因此,本文引入“等效扰动”思想,将齿隙非线性和系统参数变化视为未知有界扰动,简化传弹机械手的动力学模型,重新设计一种基于扰动观测器的自适应滑模控制器,并应用于传弹机械手实际系统中。实验结果表明:该控制策略不仅能满足传弹机械手快速精确定位要求,而且对传弹机械手的负载变化具有较强的鲁棒性。
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