重温LuGre摩擦力模型
式中,vvv是接觸面的相對速度,zzz是內摩擦狀態,FFF是預測的摩擦力。
與Dahl模型不同的是,LuGre模型有一個與速度相關的函數g(v)g(v)g(v),而不是一個常數,一個額外的與微位移相關的阻尼系數σ1\sigma_1σ1?,以及與宏觀位移相關的粘滯摩擦力項f(v)f(v)f(v)。
其中狀態zzz類似乎Dahl模型中的應變,可解釋為平均鬢毛撓度,σ0\sigma_0σ0?為鬢毛剛度,σ1\sigma_1σ1?為鬢毛阻尼。
與宏觀位移相關的粘滯摩擦力項f(v)f(v)f(v)被建模為:
f(v)=σ2vf(v)=\sigma_2 vf(v)=σ2?v
對于恒速情況,穩態摩擦力計算如下:
Fss(v)=g(v)sgn(v)+f(v)F_{ss}(v)=g(v)sgn(v)+f(v)Fss?(v)=g(v)sgn(v)+f(v)
其中g(v)g(v)g(v)為描述庫倫摩擦力和Stribeck效應的函數,可被建模為:
式中,FsF_sFs?為靜摩擦力,FcF_cFc?為庫倫摩擦力,Fc≤g(v)≤FsF_c≤g(v)≤F_sFc?≤g(v)≤Fs?,參數vsv_svs?決定了g(v)g(v)g(v)接近FcF_cFc?的速度,指數α\alphaα是一個經驗值,與減速器類型有關,大約在0.5到2之間。
Stribeck速度與指數α\alphaα對摩擦力的影響見下圖,由此可見:Stribeck速度越高,速度端受Stribeck效應的影響范圍越廣;指數α影響衰減曲線的形狀,衰減斜率與速度有關。
參考文獻:
- Revisiting the LuGre friction model
- Static friction in a robot joint—modeling and identification of load and temperature effects
總結
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