基于等效误差法的直线电机XY平台二阶滑模控制

对于直线电机驱动XY平台,系统动态的非线性、系统不确定性因素以及曲线轨迹的轮廓误差模型相对复杂等问题影响其轮廓加工精度。采用适用于多轴非线性运动系统轮廓控制的等效误差法,建立可用于一般曲线跟踪且容易计算的XY平台等效误差非线性模型。运用二阶滑模控制方法进行轮廓控制器的设计,通过连续控制量使滑模面及其时间导数在有限时间内趋近于零,削弱抖振的同时抑制不确定性因素对系统性能的影响,使直线电机XY平台达到高加工精度要求。理论推导与仿真结果表明,所设计控制系统能有效提高XY平台的轮廓加工精度。     

基于速度场与反馈线性化的直接驱动XY平台轮廓控制

针对高精度直线电机直接驱动XY平台伺服控制系统,提出一种将速度场与反馈线性化相结合的控制策略,以提高系统的轮廓精度。根据方向场理论,以划分网格点的方式建构任意轨迹的速度场,对系统的指令轨迹路径进行规划,将双轴协调控制转化为单轴速度控制。采用反馈线性化方法针对各单轴非线性速度误差动态进行线性化处理后,设计状态反馈控制器,减小系统的速度误差,以提高系统轮廓精度。仿真与实验结果表明,所提控制策略能够有效提高XY平台的轮廓精度。     

直接驱动XY平台轮廓误差分析及法向交叉耦合控制

在直线电机直接驱动XY平台中,负载扰动、机械延迟以及两轴驱动系统参数不匹配等因素影响轮廓加工精度.采用H∞速度反馈控制、零相位误差跟踪控制(ZPETC)与法向交叉耦合控制相结合的策略对两轴的运动进行协调控制以提高轮廓加工精度,实现跟踪误差与轮廓误差的同时减小.H∞控制在速度环通过反馈作用消除负载扰动因素的影响,使系统具有较好的鲁棒性.ZPETC基于零、极点对消和相位对消提高系统跟踪精度.法向交叉耦合控制作用于两轴之间,将轮廓误差作为直接被控量进行实时补偿控制,有效地提高了轮廓精度并简化了控制器设计.仿真结果表明,所设计的控制系统具有较好的跟踪性、鲁棒性和轮廓精度.     

双直线电机XY平台的模糊滑模轮廓控制

双直线电机XY平台在加工中负载扰动以及系统参数的变化会使其产生轮廓误差,而且任意轨迹轮廓误差为非线性函数不易进行建模。采用适用于任意轨迹建模的轮廓误差计算法建立双直线电机XY平台的轮廓误差模型并以此误差量作为具有逼近能力模糊滑模轮廓控制器的输入,使误差量在有限时间内趋近于零,以满足XY平台的高精度加工要求.仿真结果表明,所设计的双直线电机XY平台系统具有强鲁棒性和较高的轮廓精度。     

直驱XY平台伺服系统预测鲁棒轮廓跟踪控制

针对直驱XY平台中存在的系统延迟、系统参数变化、负载扰动等不确定性以及双轴之间的耦合问题,依据模型预测控制、扰动观测及解耦控制理论,设计了一种模型预测控制器(MPC)、扰动观测器(DOB)和交叉耦合控制器(CCC)相结合的预测鲁棒跟踪控制系统。利用MPC作为前馈控制器,通过模型预测、滚动优化和反馈校正提高系统的跟踪性能。DOB能够抑制系统参数变化及外部负载扰动等不确定性因素对系统伺服性能的影响,提高系统的鲁棒性能。CCC能补偿两轴间的轮廓误差,解决双轴间的耦合问题。仿真实验结果表明,所设计的系统具有快速准确的跟踪性能和较强的鲁棒性能。所提出的控制方案能够有效地减小系统的轮廓误差,进而提高了XY平台的轮廓加工精确度。     

基于全局任务坐标系的直驱XY平台学习互补滑模轮廓控制

针对直驱XY平台在加工高速度和尖角轮廓时精度较差的问题,提出一种在全局任务坐标系(GTCF)中采用迭代学习控制(ILC)和互补滑模控制(CSMC)相结合的轮廓控制方法。首先,利用实际轮廓误差的一阶导数构建轮廓误差模型,并将轮廓误差和轮廓运动轨迹作为控制变量建立GTCF,使系统能够协调运行。然后,采用ILC对轮廓跟踪过程中的未建模动态进行补偿,并利用CSMC抑制直驱XY平台伺服系统中参数变化、外部扰动等不确定性因素的影响。最后,系统实验结果表明,该控制方法具有较强的鲁棒性和快速的轮廓跟踪性,能够实现更精确的控制性能,减小系统的轮廓误差,进而改进直驱XY平台伺服系统的高精度轮廓加工性能。     

基于双层交叉耦合的直驱H型平台滑模轮廓控制

针对永磁直线同步电动机(PMLSM)驱动的H型平台存在的参数变化、外部扰动、摩擦力等不确定性因素及轴间耦合问题,提出一种全局积分滑模控制(GISMC)与变增益双层交叉耦合控制(VGDCCC)相结合的轮廓控制策略.首先,建立H型平台系统动态方程和基于密切圆的轮廓误差模型.然后,设计基于全局积分滑模的单轴位置跟踪控制器来减小跟踪误差.最后,设计基于变增益双层交叉耦合的轮廓误差补偿器来减小系统的轮廓误差.仿真结果表明,所提出的控制方法能提高系统的轮廓精度.     

一种直驱XY平台精密轮廓跟踪控制方法

针对直驱XY平台在加工高进给率或存在尖角的轮廓时精度较差这一问题,该文提出一种精密轮廓跟踪控制方法。首先,利用参考轮廓和当前位置信息构造关于轮廓误差的代价函数,采用牛顿极值搜索算法进行动态轮廓误差估计(CEE)。然后,对轮廓误差进行迭代学习控制(ILC),并将ILC的结果用于调整参考轮廓,形成修正参考轮廓,以获得更好的跟踪性能,从而改善轮廓精度。接着,利用互补滑模控制器(CSMC)抑制系统中参数变化、外部扰动、非线性摩擦等不确定性因素的影响,提高单轴的鲁棒性能和跟踪性能。最后,系统实验结果表明,该控制方法能够明显地提高系统的控制性能,减小系统的轮廓误差,进而改进直驱XY平台伺服系统的高精度轮廓加工性能。     

基于反馈线性化的直线电动机伺服平台轨迹跟踪控制研究

在非线性曲线轨迹加工时,直接驱动XY伺服平台普遍存在轮廓误差精度差的问题。为提高轮廓误差精度,提出将最优化位置控制与等效误差轮廓控制相结合的复合控制策略。为了保证位置伺服控制器的高精度控制,采用以时间乘以误差绝对值积分(ITAE)为性能指标的最优化控制器设计方法。为了保证精密XY伺服运动平台高精度轮廓加工,轮廓控制器以等效误差量为状态变量,通过反馈线性化的极点配置使等效误差动态稳定,从而减小轨迹轮廓误差。仿真与实验表明,所提出的控制方法有效抑制了端部效应引起的周期性推力波动等扰动,使精密XY伺服运动平台满足高精度轮廓加工的要求。     

直线电机驱动XY平台的速度场轨迹规划与控制研究EI北大核心CSCD

针对直线电机驱动XY平台执行高精度任意自由轨迹轮廓控制任务的情况,提出一种基于速度场的轨迹规划方案,以建构速度场的方式规划指令轨迹的路径,将双轴位置协调控制转化为各单轴速度控制,消除"轨径缩减"现象。首先,基于方向场理论,以划分网格点的方式构建轨迹速度场,并将由速度场规划的X、Y轴的速度分量作为系统指令的速度输入,通过设计各单轴PI控制器使X、Y轴的速度误差趋近于0,以提高系统的轮廓精度。仿真与实验结果表明,所提方案能够构建任意轨迹的速度场,将双轴协调控制简化为各单轴速度控制,提高了系统的轮廓精度。