1.2.4　气动系统的摩擦补偿技术研究

建立摩擦力模型的主要目的是为了利用补偿技术抑制或者消除摩擦对系统动态性能的影响。近几十年来，国内外众多的学者将注意力放到气动系统摩擦力的补偿研究上来。

Cai和Song提出了一种基于鲁棒非线性反馈控制的PD摩擦力补偿器，该补偿器不依赖于摩擦力模型，设计方法比较简单，容易实现，克服了粘-滑现象，提高了跟踪精度。Necsulecu等利用加速度反馈和位置、速度反馈等来解决含有摩擦力的气动伺服控制问题，运用哈密尔顿算符公式理论证明了PDA（比例-微分-加速度）控制比单纯的PD控制能更有效率地进行控制能量转换，另外它还允许使用加速度反馈增益的自适应控制律或诸如最优控制等其它时变的策略。Canudas建立了动态状态变量摩擦力模型，Feemater和Popovic等在该状态变量摩擦模型的基础上，提出了参考模型自适应补偿控制，有效地抑制了非线性摩擦对机械臂系统速度输出造成的影响，从而提高了系统的低速运行特性。Liu提出了一种基于分解摩擦力补偿方法，并将其应用于一个由Armstrong-Helouvry等提出的著名的线性化参数摩擦模型中，在这个摩擦补偿策略中，摩擦建模中的不确定因素被分为参数不确定性和非参数不确定性两种，作者设计了一个自适应控制器来补偿参数模型的不确定因素，用一个鲁棒控制器来补偿非参数建模不确定因素。但是，Liu在文章中指出，该补偿控制策略在计算机仿真中，假设机械系统的速度是可以精确测量的，但是实验结果并不理想。Radclittle等利用传统的PD控制器对系统进行运动控制，由于稳态误差的存在，控制结果不是很理想。即使通过高增益的PD控制器可以减小稳态误差，但是高增益控制器会导致系统不稳定。通过PID控制器中的积分环节可以补偿系统的稳态误差，但是由于摩擦力的时变性，会使系统陷入极限环。

Atherton通过谐波平衡法或者只考虑一阶谐波的描述函数法来研究颤振对非连续记忆摩擦模型的影响。Bentsman等对非线性系统进行了泛函分析。这些都是基于非连续模型的平均效应进行的分析，非连续库仑摩擦在速度为零的附近被“线性化”，其“平均值”的意义并不是很严格。Anatoli针对LuGre摩擦模型提供了颤振对一个基于奇扰动系统经典平均理论的影响的严格推导过程，但是其推导过程比较烦琐。