遺傳算法在伺服系統參數中的應用

摘要

    摩擦是制約伺服系統控制精度提高的一個重要因素，要想實現伺服系統的低速高精度控制，就須對系統存在的摩擦進行補償。基于摩擦模型的補償方法更加具有針對性，如果能得到系統的比較準確的摩擦模型，一般都能得到很好的控制效果。摩擦模型參數辨識是本文討論的主要問題。

    綜述了國內外在摩擦模型參數辨識方面的研究進展情況，詳細分析了摩擦力的產生機理、摩擦的動態現象、伺服系統中的摩擦現象以及幾種常用的靜態、動態摩擦模型。通過分析、比較，從而選擇靜摩擦模型Stribeck作為辨識對象進行辨識仿真。簡述了遺傳算法的原理，編碼方法、適應度函數、選擇算子、交叉算子、變異算子。利用PD控制實現被控對象精確的速度跟蹤，獲取靜摩擦模型Stribeck曲線，設計了基于遺傳算法的摩擦系數辨識方法，對某靜摩擦模型進行參數辨識。通過在Matlab/Simulink下編寫程序進行辨識仿真，由仿真結果驗證了辨識方法的可行性。

關鍵詞:摩擦模型，遺傳算法，系統辨識

ABSTRACT

...

Key words: friction model，Genetic Algorithms， system identification

                                 

目錄

第一章 緒論1

1.1課題研究目的與意義1

1.1.1摩擦的背景簡介1

1.1.2摩擦的模型補償1

1.1.3摩擦對伺服系統的影響2

1.2國內外研究現狀4

1.2.1有關摩擦研究的歷史進展4

1.2.2系統辨識概述5

1.2.3摩擦模型的參數辨識概述7

1.3智能算法研究進展9

1.4本文研究內容10

第二章 摩擦現象及摩擦模型分析12

2.1 摩擦現象簡介12

2.1.1摩擦力的產生12

2.1.2摩擦的動態現象13

2.1.3伺服系統中的摩擦力15

2.2摩擦模型介紹與分析17

2.2.1靜態模型17

2.2.2動態模型21

2.2.3.Dahl 模型21

2.3本章小結24

第三章   遺傳算法原理簡介25

3.1遺傳算法的基本原理25

3.2遺傳算法的數學基礎27

3.2.1模式定理27

3.2.2積木塊假設28

3.2.3基本遺傳算法的應用步驟28

3.3遺傳算法的基本實現技術30

3.3.1編碼方法30

3.3.2適應度函數32

3.3.3選擇算子33

3.3.4交叉算子37

3.3.5變異算子38

3.3.6遺傳算法的運行參數39

3.4本章小結40

第四章  基于遺傳算法的摩擦模型參數辨識41

4.1伺服系統的靜態摩擦模型41

4.2靜摩擦模型Stribeck曲線的獲取41

4.3基于遺傳算法的靜態摩擦參數辨識42

4.4仿真實例42

4.5本章小結46

結論與展望47