基于麥克斯韋力的FTS控制算法研究.pdf

1、光學(xué)自由曲面作為新一代的光學(xué)元器件,已在航空航天、生物醫(yī)療等領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用。超精密加工技術(shù)是光學(xué)自由曲面制造的關(guān)鍵技術(shù)。在眾多超精密加工方法中,快速刀具伺服加工能快速加工結(jié)構(gòu)復(fù)雜、高頻變化的陣列結(jié)構(gòu),器件的面形精度可達(dá)亞微米級,表面粗糙度達(dá)納米級。FTS目前面臨兩大技術(shù)難題:高頻響伺服電機(jī)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化與采用有效控制算法設(shè)計(jì)的控制器?；邴溈怂鬼f力快速刀具伺服系統(tǒng)(MFTS)能實(shí)現(xiàn)更高頻響和更大加速度,是快速刀具伺服加工的研究

2、熱點(diǎn)。本文針對已開發(fā)MFTS系統(tǒng)的軌跡跟蹤控制問題,開展控制策略和仿真方法的研究。主要研究工作如下:
　　1.分析了MFTS系統(tǒng)的基本原理、機(jī)械結(jié)構(gòu)與功率驅(qū)動器,建立了系統(tǒng)模型。搭建了實(shí)驗(yàn)平臺,根據(jù)系統(tǒng)辨識的步驟完成辨識實(shí)驗(yàn)。通過對辨識實(shí)驗(yàn)中測試信號的處理,得到系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,為控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供分析依據(jù)。
　　2.針對MFTS系統(tǒng)的輸入信號一般為周期性重復(fù)信號的特點(diǎn),同時(shí)主軸的跳動也會引起周期變化的干擾信號。選擇自適應(yīng)前饋抵

3、消(AFC)控制算法進(jìn)行MFTS控制器的設(shè)計(jì),將這些周期性的信號分解為一系列頻率已知、傅里葉級數(shù)未知的組成項(xiàng)進(jìn)行控制,以提高系統(tǒng)的跟蹤精度及抗干擾能力。
　　3.針對MFTS系統(tǒng)存在著電磁慣性等動態(tài)項(xiàng),FTS系統(tǒng)的輸出存在一定的相位延遲,不能實(shí)時(shí)地反應(yīng)輸入控制信號的變化的問題,在AFC控制算法基礎(chǔ)上添加零相位誤差跟蹤控制(ZPETC)方法。通過將被控系統(tǒng)函數(shù)進(jìn)行逆處理,對系統(tǒng)輸出的相位延遲進(jìn)行補(bǔ)償,最終使系統(tǒng)在較寬的頻率范圍內(nèi)的相