基于直線電機(jī)的精密位置伺服控制系統(tǒng)研究.pdf

1、超精密進(jìn)給機(jī)構(gòu)是超精密加工設(shè)備的關(guān)鍵部件之一，而傳統(tǒng)的超精密機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)要達(dá)到微米級(jí)的位置精度難度大。采用直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的進(jìn)給方式取消了一切中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，可以克服運(yùn)動(dòng)方式轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)所帶來(lái)的缺點(diǎn)，提高機(jī)床的動(dòng)態(tài)靈敏度和加工精度，但同時(shí)也增加了進(jìn)給伺服系統(tǒng)的控制難度。
　　本論文以超精密機(jī)床用永磁同步直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給伺服系統(tǒng)位置控制器為研究對(duì)象。首先，論述了實(shí)現(xiàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)直接驅(qū)動(dòng)的直線電機(jī)工作原理、類型及其伺服控制結(jié)構(gòu)。根據(jù)超精密機(jī)

2、床進(jìn)給系統(tǒng)伺服性能的要求和直接驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，確定了直接驅(qū)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)，并建立了系統(tǒng)的機(jī)電控制模型。
　　然后，在此基礎(chǔ)上針對(duì)直接驅(qū)動(dòng)這樣一個(gè)微進(jìn)給、低阻尼且有高精度要求的快速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，從實(shí)用性出發(fā)，在綜合考慮系統(tǒng)的跟隨誤差和各種不確定干擾抑制等因素后，設(shè)計(jì)了位置控制器。主要采用了如下的控制策略：(1)采用工程設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)了P-PI位置控制器和IP位置控制器，并對(duì)兩者的伺服性能進(jìn)行了比較；(2)為了提高伺服系統(tǒng)的跟隨性能，采用復(fù)

3、合控制原理，設(shè)計(jì)了速度、加速度前饋控制器，使系統(tǒng)的跟隨誤差有了顯著減??；(3)由于實(shí)際運(yùn)行中各種干擾直接作用于直線電機(jī)，極大影響了系統(tǒng)的伺服性能。為了減少其影響，本文設(shè)計(jì)了基于速度信號(hào)的干擾觀測(cè)器，利用前饋控制器實(shí)時(shí)的補(bǔ)償各種外界擾動(dòng)，顯著的提高了系統(tǒng)的控制精度。
　　理論分析和仿真結(jié)果顯示，基于擾動(dòng)觀測(cè)器的速度、加速度前饋P-PI位置伺服控制器，適合超精密機(jī)床的直接驅(qū)動(dòng)進(jìn)給伺服系統(tǒng)。
　　最后，采用PMAC卡作為系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)