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专利号: 2021108026368
申请人: 广东工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.单自由度直线运动平台非均匀导轨摩擦参数的辨识方法,所述单自由度直线运动平台包括运动平台本体、机械导轨、光栅尺;运动平台本体设置在机械导轨上,沿着机械导轨进行直线运动,并由光栅尺测量位移量,其特征在于,辨识方法包括以下步骤:S1、构建单自由度直线运动平台的等效模型,并获取运动平台本体运动时的驱动力以及运动过程中的位移和速度信息;

S2、在得到单自由度直线运动平台的等效模型以及驱动力、运动过程中的位移和速度信息的情况下,通过非均匀导轨摩擦参数求取算法,求得非均匀导轨摩擦函数、粘性阻力系数以及运动平台本体确切的总质量;

所述S1中,构建单自由度直线运动平台的等效模型前,先对所述单自由度直线运动平台进行加装,安装力传感器和悬挂系统,通过悬挂系统使得驱动单自由度直线运动平台的驱动力不变,通过力传感器获得驱动力在单自由度直线运动平台运动过程中力的动态信息;

所述S1中,构建的单自由度直线运动平台的等效模型为:式(1)中,ft(t)为沿导轨非均匀分布的摩擦力,c为粘性阻力系数,为速度,为加速度,p(t)为驱动力,m为运动平台本体确切的总质量;

所述S2中,通过非均匀导轨摩擦参数求取算法,求得非均匀导轨摩擦函数fx(x)、粘性阻力系数c以及运动平台本体确切的总质量m的具体过程如下:采用驱动力p(t)驱动运动平台本体从机械导轨的一端运动到另一端,对运动平台本体的位移和速度进行测量,分别记为u(ti),v(ti),i=0,1,...,n;

得到单自由度直线运动平台的等效模型 后,使用分段线性插值将p(t)和ft(t)表示为:

T

p(t)=[N0(t) N1(t) … Nn(t)[p(t0) p(t1) … p(tn)]=N(t)P      (2)T

ft(t)=[N0(t) N1(t) … Nn(t)][ft(t0) ft(t1) … ft(tn)]=N(t)Ft    (3)将式(2)和式(3)代入等效模型后,整理得:在区间[t0,t]上,对式(4)两端求积分得:在式(5)分别令t=tj,j=0,1,...,n,可得方程组:mΔV+cΔU+NIFt=NIP    (6)其中,

式(7)中,Δt为步长,在x轴上取若干离散点xj,j=1,2,...,q,设fj,f‘j 分别为xj处的摩擦力与导数,则fx(x)可表示为:fx(x)=S(x)Fx    (8)在式(9)令x=u(ti),i=0,1,...,n,可得:ft(ti)=S(u(ti))Fx    (10)记

T T T T

A=[S(u(t0)) S(u(t1)) … S(u(tn)) ]    (11)则

Ft=AFx    (12)

将式(12)代入式(6)可得:

mΔV+cΔU+NIAFx=NIP    (13)记

B=[ΔV ΔU NIA]

y=NIP      (14)

则式(13)变为:

Bx=y     (15)

在E次实验条件下,式(15)可扩展为:式(17)中,B与y的下标为实验序号,式(16)为矛盾方程组,为求得最小二乘解,在方程两端同时乘以系数矩阵的转置,即求解式(18)可得待反求参数x,其中x的第1与第2个元素分别为运动平台本体确切的总质量m和c,剩余部分为导轨离散点处的摩擦与导数组成的向量Fx;

将驱动力p(t),运动平台本体运动过程中的位移u(ti)和速度v(ti)反馈代入到式(18)即可得到导轨摩擦函数fx(x),粘性阻力系数c和运动平台本体确切的总质量m。