什么是伺服控制靜態(tài)摩擦和動(dòng)態(tài)摩擦？
摩擦是兩個(gè)物體之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的阻力，發(fā)生在所有滑動(dòng)和滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)中。在使用潤(rùn)滑分離滾動(dòng)或滑動(dòng)表面的部件（如軸承和齒輪）中，通常存在兩種類(lèi)型的摩擦：靜態(tài)摩擦和動(dòng)態(tài)摩擦。
靜摩擦-也稱(chēng)為“靜摩擦”-是在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)發(fā)生的摩擦，因?yàn)閮蓚€(gè)表面之間的結(jié)合被破壞，潤(rùn)滑層開(kāi)始形成。一旦開(kāi)始相對(duì)運(yùn)動(dòng)并建立潤(rùn)滑層，就會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)摩擦。靜態(tài)和動(dòng)態(tài)摩擦有時(shí)被稱(chēng)為“庫(kù)侖摩擦”。一旦潤(rùn)滑層完全形成，摩擦就與表面的相對(duì)速度成正比，稱(chēng)為粘性摩擦或流體摩擦。
靜摩擦力或靜摩擦力阻止物體移動(dòng)，直到施加的力（或扭矩，對(duì)于旋轉(zhuǎn)物體）超過(guò)靜摩擦力。
了解運(yùn)動(dòng)控制部件中的摩擦類(lèi)型很重要，因?yàn)槟Σ翆?duì)調(diào)整伺服系統(tǒng)構(gòu)成特殊挑戰(zhàn)。當(dāng)系統(tǒng)經(jīng)歷零速度交叉時(shí)（當(dāng)系統(tǒng)從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始移動(dòng)或改變方向時(shí)），會(huì)發(fā)生靜摩擦，這尤其有問(wèn)題，因?yàn)樗赡軐?dǎo)致系統(tǒng)超過(guò)其預(yù)期位置、速度或扭矩，然后隨著摩擦的減小而振蕩，系統(tǒng)將找到設(shè)定點(diǎn)。在最壞的情況下，靜摩擦?xí)耆Ｖ惯\(yùn)動(dòng)。
理論上，可以通過(guò)增加伺服控制回路中的增益（尤其是比例和/或積分增益）來(lái)補(bǔ)償靜摩擦。然而，一旦運(yùn)動(dòng)開(kāi)始，摩擦從靜態(tài)過(guò)渡到動(dòng)態(tài)，這將需要過(guò)度增益并導(dǎo)致不穩(wěn)定性。
為了解決摩擦引起的問(wèn)題，伺服控制器通常包括摩擦補(bǔ)償功能，可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)呐ぞ兀ɑ蛄Γ?，克服摩擦而不失穩(wěn)。
摩擦補(bǔ)償大大改善了位置跟蹤誤差。
摩擦補(bǔ)償方法為前饋控制。前饋摩擦補(bǔ)償（尤其是靜摩擦）最常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)方式是將速度相關(guān)的前饋控制添加到當(dāng)前指令中。這增加了發(fā)送到電機(jī)的電流量，因此電機(jī)產(chǎn)生足夠的扭矩以克服高啟動(dòng)（靜態(tài)）摩擦。
通過(guò)在電機(jī)電流中加入速度相關(guān)的前饋控制，可以在無(wú)振蕩或不穩(wěn)定的情況下減小由靜摩擦引起的跟蹤誤差。
前饋增益是一種控制動(dòng)作。它估計(jì)控制算法的理想輸出，預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)零誤差所需的命令，并將這些命令作為輔助信號(hào)注入控制回路。
然而，由于摩擦的減少——在許多情況下，摩擦?xí)@著減少——一旦運(yùn)動(dòng)開(kāi)始，“摩擦補(bǔ)償窗口”（羅克韋爾自動(dòng)化公司使用的術(shù)語(yǔ)）也可以定義。此參數(shù)指定基于定位誤差量或軸速度應(yīng)用摩擦補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間和程度。換句話(huà)說(shuō)，摩擦補(bǔ)償窗口確保增加的扭矩足以滿(mǎn)足系統(tǒng)在任何給定時(shí)間點(diǎn)遇到的摩擦類(lèi)型（靜態(tài)或動(dòng)態(tài)）。
此圖顯示了一種類(lèi)型的摩擦補(bǔ)償窗口。當(dāng)軸速度在規(guī)定極限之間時(shí)，摩擦補(bǔ)償電流與速度成正比，以解決靜摩擦問(wèn)題。對(duì)于高于或低于這些限制的速度，摩擦補(bǔ)償電流是恒定的，以解決動(dòng)態(tài)摩擦。
大多數(shù)伺服控制器提供摩擦補(bǔ)償，通常采用自動(dòng)調(diào)整算法。盡管摩擦補(bǔ)償對(duì)于幾乎所有具有高靜摩擦的系統(tǒng)都很有用，但它最常用于需要非常精確的路徑跟蹤的應(yīng)用中，例如協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)和輪廓。
