基于灰狼算法的模块化关节摩擦辨识和补偿

作者：崔靖凯; 赛华阳; 张恩阳; 朱明超; 徐振邦

来源：光学精密工程, 2021, 29(11): 2683-2691.

• 模块化关节
• 参数辨识
• LuGre摩擦模型
• 灰狼算法
• 摩擦补偿

针对模块化关节,设计了一套离线辨识方法,对关节的摩擦模型进行了辨识,并对摩擦力进行了补偿。首先,介绍了该模块化关节的结构和控制系统,建立了关节的动力学模型。然后,基于LuGre摩擦模型对关节摩擦力进行了建模,分别用灰狼算法和分段最小二乘配合伪随机序列法辨识了模型的参数,并进行对比分析。最后,设计了基于LuGre摩擦模型的前馈补偿算法,并进行了实验验证。实验结果表明:相较于分段最小二乘法,灰狼算法的辨识精度提高了19.2%;给定幅值为1(°)/s,频率为10 Hz的正弦速度信号,摩擦补偿使关节速度跟踪误差从0.295(°)/s减少为0.183(°)/s;关节速度环带宽从12 Hz提高到18 Hz。多次实验显示,辨识的数据具有较高的重复性,验证了辨识方法的有效性。设计的前馈摩擦补偿算法可以改善关节控制系统的动态性能。

• 单位
  中国科学院长春光学精密机械与物理研究所; 中国科学院大学