基于直線電機的精密位置伺服控制系統(tǒng)研究.pdf

1、超精密進給機構是超精密加工設備的關鍵部件之一，而傳統(tǒng)的超精密機床進給系統(tǒng)要達到微米級的位置精度難度大。采用直線電機直接驅動的進給方式取消了一切中間傳動環(huán)節(jié)，可以克服運動方式轉換環(huán)節(jié)所帶來的缺點，提高機床的動態(tài)靈敏度和加工精度，但同時也增加了進給伺服系統(tǒng)的控制難度。
　　本論文以超精密機床用永磁同步直線電機驅動進給伺服系統(tǒng)位置控制器為研究對象。首先，論述了實現(xiàn)機床進給系統(tǒng)直接驅動的直線電機工作原理、類型及其伺服控制結構。根據(jù)超精密機

2、床進給系統(tǒng)伺服性能的要求和直接驅動的特點，確定了直接驅動進給系統(tǒng)的控制結構，并建立了系統(tǒng)的機電控制模型。
　　然后，在此基礎上針對直接驅動這樣一個微進給、低阻尼且有高精度要求的快速運動系統(tǒng)，從實用性出發(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，設計了位置控制器。主要采用了如下的控制策略：(1)采用工程設計法設計了P-PI位置控制器和IP位置控制器，并對兩者的伺服性能進行了比較；(2)為了提高伺服系統(tǒng)的跟隨性能，采用復

3、合控制原理，設計了速度、加速度前饋控制器，使系統(tǒng)的跟隨誤差有了顯著減?。?3)由于實際運行中各種干擾直接作用于直線電機，極大影響了系統(tǒng)的伺服性能。為了減少其影響，本文設計了基于速度信號的干擾觀測器，利用前饋控制器實時的補償各種外界擾動，顯著的提高了系統(tǒng)的控制精度。
　　理論分析和仿真結果顯示，基于擾動觀測器的速度、加速度前饋P-PI位置伺服控制器，適合超精密機床的直接驅動進給伺服系統(tǒng)。
　　最后，采用PMAC卡作為系統(tǒng)的運動