高加速度直线伺服系统高精度运动控制器设计.pdf

数字制造科学， ，（） ２００７５３ 丁 汉，等 高加速度直线伺服系统高精度运动控制器设计 ． 　 高加速度直线伺服系统高精度运动控制器设计 丁 汉 吴建华 王 英 　 　 　 　 丁 汉 工学博士 教授 ２００２４０ 上海市 上海交通大学 机械与动力工程学院 ｈｄｉｎ ｓｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 　 　 　 　 　 　 　 　 ＠ ｇ ｊ 吴建华 工学博士 ２００２４０ 上海市 上海交通大学 机械与动力工程学院 ｗｕｈ ｓｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 　 　 　 　 　 　 ＠ ｊ ｊ 王 英 工学博士 上海市 上海交通大学 机械与动力工程学院 ＿ ２００２４０ ７５ｗ １６３．ｃｏｍ 　 　 　 　 　 　 　 ｙ＠ 摘 要 在中国国家自然科学基金重大项目《先进电子制造中的重要科学技术问题研究》资助下，针对先进电子制造装备中的 　 　 核心问题———高加速度直线伺服系统的高精度定位控制展开研究。就高加速度直线伺服系统的高精度定位控制控制算法，高加 速度直线伺服系统高精度运动控制器设计所涉及的理论研究进展提出总结报告。 针对影响系统性能的摩擦力和外部扰动，提出基于ＬｕＧｒｅ动态模型的摩擦力补偿控制、基于ＬｕＧｒｅ模型的摩擦补偿与干扰观 测器相结合的控制方案、改进型干扰观测器结构（ ）、具有前馈控制的鲁棒内模控制结构、自适应鲁棒滑模控制算法等 种控 ＩＤＯＢ ５ 制方案。 针对平台的高精度定位控制补偿和抑制平台所受到的干扰的影响，使用动态 ＬｕＧｒｅ摩擦力模型进行摩擦补偿，对模型的参数 进行简单辨识，并基于此进行计算摩擦力前馈补偿量；结合使用动态 ＬｕＧｒｅ摩擦力模型补偿和干扰观测器，用干扰观测器补偿模 型没有补偿的干扰；围绕简化干扰观测器的设计过程，提出改进型干扰观测器进行干扰补偿；从干扰抑制的角度进行高精度控制 器设计，使用鲁棒内模控制器对干扰进行抑制。上述控制算法满足 ２ ５ｍ的平台定位精度。 ～ μ 认为在平台的快速点到点运动控制中，要充分利用电机的加减速能力使平台快速定位。提出重复学习变结构控制器和软变 结构控制器。重复学习变结构控制器将点到点运动分为高速运动和高精定位阶段：在高速运动过程使用 ｂａｎｂａｎ 控制器，并使 ｇ ｇ 用重复学习算法确定 ｂａｎｂａｎ 控制器的切换位置；在高精定位阶段，使用滑模控制器来抑制干扰的影响。软变结构控制器则使 ｇ ｇ 用连续配置极点使得平台的响应越来越快，并使用延时算法进行干扰估计和补偿，进行快速的点到点高精度定位。 考虑到重复学习算法可以利用上一个周期的运动进行学习补偿当前的干扰，适合于平台的重复运动控制，提出轨迹调整算法