كنترل دقيق موقعيت سيستم‌هاي مكانيكي با اصطكاك براساس مدل ديناميكي لوگره

Precise position control of mechanical systems with friction based on the dynamic LuGre model

وجود اصطكاك در اكثر سيستم هاي كنترلي مكانيكي يك مساله اجتناب ناپذير است. اصطكاك بر رفتار ديناميكي سيستم هاي كنترلي تاثير منفي داشته و لازم است در روند طراحي كنترلر، درنظر گرفته شود. به طور خاص، براي سيستم هاي حركتي با كارايي بالا، اصطكاك مي تواند به شدت بر عملكرد سيستم تاثير گذاشته و باعث ايجاد خطاي ماندگار زياد، افزايش زمان نشست و ايجاد سيكل هاي حدي شود. در اين مقاله، راه كاري برمبناي روش مد لغزشي فازي تطبيقي براي كنترل موقعيت سيستم هاي مكانيكي با اصطكاك ارايه شده است. براي طراحي رويت-گر اصطكاك، از مدل ديناميكي لوگره، كه يك مدل مرتبه يك است، استفاده شده است. برخلاف كارهاي پيشين، اصطكاك مي تواند با ضريب بهره متفاوت نسبت به ورودي كنترلي به سيستم اعمال شود. يك الگوريتم تطبيقي براي تخمين نسبت نامعلوم بين بهره هاي ورودي كنترلي و اصطكاك به‌كار گرفته شده است. همچنين، وجود عدم قطعيت در پارامترهاي مدل اصطكاك درنظر گرفته شده و ورودي كنترلي مناسب براي غلبه بر اين نامعيني ها طراحي شده است.

Friction is an inevitable issue in most of mechanical servo systems. Friction has a counter-effect on the dynamic performance of servo mechanisms and needs to be considered in the design process. Particularly, in high-performance motion systems, friction can severely deteriorate performance and can cause tracking errors, longer settling time and limit cycles. In this paper, a new method is presented based on the adaptive fuzzy sliding mode control strategy for position control of mechanical systems. The first order dynamic LuGre model is used for the design of friction observer. Unlike previous papers, the control input and friction are applied to the system with non-equal gains. An adaptive law is employed for the estimation of the ratio between the gains of input and friction terms. Various uncertainties on parameters of friction also are considered and an appropriate control strategy is designed to tackle these uncertainties.