171、运动控制中的标定：摩擦力与死区补偿标定

运动控制中的标定：摩擦力与死区补偿标定

从一次深夜调试说起

凌晨两点，伺服电机在空载时定位精度0.01度，一挂上负载就变成了0.5度的来回震荡。我盯着示波器上的速度曲线，那两条毛刺像极了心电图上的室颤。这不是PID参数能解决的问题——PID调得再狠，摩擦力这个“非线性魔鬼”照样在零点附近跟你玩捉迷藏。

那次之后我明白了一个道理：运动控制的上限，往往不取决于算法多花哨，而取决于你对系统“坏习惯”的了解有多深。摩擦力与死区，就是这些坏习惯里最顽固的两个。

摩擦力：那个永远在跟你作对的家伙

先说说摩擦力的真实面目。教科书上把它画成一条光滑的曲线，库仑摩擦、粘滞摩擦、Stribeck效应，分门别类清清楚楚。但实际电机轴上的摩擦力，更像一个喜怒无常的室友——温度变了它变，润滑脂干了它变，甚至你昨天多拧了半圈联轴器，它都能给你表演个新花样。

我习惯把摩擦力拆成三块来理解：

静摩擦力是启动时的那道坎。你给电流，轴不动；再给一点，还是不动；突然“咔”一下窜出去了。这个“咔”的瞬间，就是静摩擦力被克服的时刻。很多低速爬行问题，根源就在这。

库仑摩擦力是运动起来后恒定的阻力。它跟速度无关，只跟方向有关——正转时拖后腿，反转时也拖后腿。这玩意儿在低速时特别明显，高速时反而被粘滞摩擦盖过去了。

粘滞摩擦力跟速度成正比，速度越快阻力越大。这个相对好处理，因为它是线性的，PID的积分项多少能对付。

真正要命的是Stribe