Control de velocidad de alta precisión de sistemas de accionamiento directo basado en compensación de fricción

Resumen. La fricción es un comportamiento no lineal complejo y un factor significativo que limita la mejora del rendimiento de los sistemas servo. Inspirándose en el fenómeno de fricción de presticción exhibido por los sistemas de accionamiento directo en paradas de emergencia súbitas, este artículo introduce un modelo dinámico y continuo de fricción que incluye regímenes de pre-deslizamiento y deslizamiento bruto. Al analizar la dinámica de la fricción cuando la velocidad del sistema alcanza brevemente cero, se utiliza una función cóncava relacionada con el estado previo del sistema para describir la transición de la fricción en el régimen de pre-deslizamiento. El modelo de Stribeck se emplea para representar el comportamiento de la fricción en el régimen de deslizamiento bruto, asegurando la estacionariedad durante el cambio de régimen de fricción. Basado en el modelo de fricción establecido, se desarrolla un método de compensación de fricción en modo de control de velocidad. El rendimiento superior de este método de compensación de fricción propuesto se confirma a través de experimentos de seguimiento de seno. En comparación con el controlador proporcional integral y el método de compensación de fricción de Stribeck, el valor pico a pico del método propuesto se reduce hasta un 61.1 %, y el valor de la raíz cuadrática media (rms) se reduce hasta un 81 %, alcanzando el valor rms más pequeño de 0.13 mrad, mejorando significativamente el rendimiento de seguimiento dinámico del sistema.