1.2.4　氣動系統的摩擦補償技術研究

建立摩擦力模型的主要目的是為了利用補償技術抑制或者消除摩擦對系統動態性能的影響。近幾十年來，國內外眾多的學者將注意力放到氣動系統摩擦力的補償研究上來。

Cai和Song提出了一種基于魯棒非線性反饋控制的PD摩擦力補償器，該補償器不依賴于摩擦力模型，設計方法比較簡單，容易實現，克服了粘-滑現象，提高了跟蹤精度。Necsulecu等利用加速度反饋和位置、速度反饋等來解決含有摩擦力的氣動伺服控制問題，運用哈密爾頓算符公式理論證明了PDA（比例-微分-加速度）控制比單純的PD控制能更有效率地進行控制能量轉換，另外它還允許使用加速度反饋增益的自適應控制律或諸如最優控制等其它時變的策略。Canudas建立了動態狀態變量摩擦力模型，Feemater和Popovic等在該狀態變量摩擦模型的基礎上，提出了參考模型自適應補償控制，有效地抑制了非線性摩擦對機械臂系統速度輸出造成的影響，從而提高了系統的低速運行特性。Liu提出了一種基于分解摩擦力補償方法，并將其應用于一個由Armstrong-Helouvry等提出的著名的線性化參數摩擦模型中，在這個摩擦補償策略中，摩擦建模中的不確定因素被分為參數不確定性和非參數不確定性兩種，作者設計了一個自適應控制器來補償參數模型的不確定因素，用一個魯棒控制器來補償非參數建模不確定因素。但是，Liu在文章中指出，該補償控制策略在計算機仿真中，假設機械系統的速度是可以精確測量的，但是實驗結果并不理想。Radclittle等利用傳統的PD控制器對系統進行運動控制，由于穩態誤差的存在，控制結果不是很理想。即使通過高增益的PD控制器可以減小穩態誤差，但是高增益控制器會導致系統不穩定。通過PID控制器中的積分環節可以補償系統的穩態誤差，但是由于摩擦力的時變性，會使系統陷入極限環。

Atherton通過諧波平衡法或者只考慮一階諧波的描述函數法來研究顫振對非連續記憶摩擦模型的影響。Bentsman等對非線性系統進行了泛函分析。這些都是基于非連續模型的平均效應進行的分析，非連續庫侖摩擦在速度為零的附近被“線性化”，其“平均值”的意義并不是很嚴格。Anatoli針對LuGre摩擦模型提供了顫振對一個基于奇擾動系統經典平均理論的影響的嚴格推導過程，但是其推導過程比較煩瑣。