收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于l_1控制的XY平台直线伺服系统轮廓跟踪控制

宋杨  
【摘要】: 本文以辽宁省自然科学基金项目(20052045)及辽宁省教育厅基金(2004F014)为背景,针对XY平台用永磁直线同步电机伺服系统易受到加工工件参数摄动,外部负载扰动及双轴响应速度不匹配影响的特点,采用鲁棒l_1控制设计单轴速度控制器,并在X、Y轴间加入变增益交叉耦合控制器,以提高XY平台直线伺服系统的轮廓精度。 在各种数控机床中,传统的驱动方式通常是旋转伺服电机加蜗轮、蜗杆副和齿轮副机构,由于存在机械传动链,会造成运动响应慢、摩擦大及其它非线性误差,难以实现高精度加工。采用直接驱动技术的机床伺服系统消除了中间传动环节,具有推力大、摩擦力小、动态刚度和定位精度高等特点,但系统对负载扰动和负载质量变化等不确定性更为敏感,使其伺服性能大大降低。同时,高速高精的加工技术正在成为新的研究方向,如何改进多轴间的协调控制来消除或改善系统的轮廓误差、提高整体控制性能,并与快速发展的数控技术相结合。这就需要通过设计伺服控制器来提高系统的鲁棒性和轮廓精度。 H_∞控制以最小化误差的能量作为性能指标,具有较好鲁棒性和抗扰性。但H_∞控制要求输入必须是能量有限信号。而实际系统的干扰信号,如突加负载产生的阶跃扰动,时变有界负载扰动等一般都是属于l_∞空间的持续有界信号,并不满足H_∞控制理论干扰是平方可积的能量有界信号的假设。而l_1最优控制与H_∞最优控制不同,它以相应灵敏度函数的l_1范数为性能指标,得到的控制器可最小化有界干扰所引起的最大输出误差的幅值。因此,本文采用l_1控制设计单轴速度控制器,在直线电机离散模型的基础上,利用youla参数化法将l_1速度控制器设计转化为匹配模型最佳控制器Q的设计。从给定的控制器阶数出发,将无限维的l_1问题转化为有限维的线性规划问题。间接减小轮廓误差。 在X、Y轴间加入变增益交叉耦合控制器,根据各轴的反馈信息和插补值,实时修正轮廓误差模型的增益,以寻求最佳补偿律,并将补偿修正信息反馈给各轴,从而达到补偿轮廓误差的目的。该方法的显著优点是任何路径下都可以改善轮廓误差。 本文还以现有的永磁直线同步电机为控制对象,建立系统数学模型,并利用MATLAB软件对上述控制策略进行仿真研究及分析。仿真结果表明,所设计的基于l_1单轴速度控制器的变增益交叉耦合控制可大大提高XY平台直线伺服系统的鲁棒性和轮廓精度。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 郭庆鼎,蓝益鹏;永磁直线伺服系统二自由度H_∞控制器设计[J];控制工程;2005年03期
2 张婧;张松枝;;直线伺服系统模糊控制器的设计[J];无线互联科技;2013年05期
3 王兴贵;孙宗宇;黄志勇;;高性能直线伺服系统的研究[J];电子测量技术;2009年06期
4 潘超;左健民;汪木兰;;基于前馈及反馈补偿的高性能直线伺服系统[J];系统仿真学报;2010年12期
5 蓝益鹏,郭庆鼎,孙宜标;永磁直线伺服系统的速度H_∞控制器优化设计[J];电工技术学报;2004年05期
6 马航,马飞;高精度直线伺服系统的鲁棒控制理论研究[J];工业控制计算机;2004年05期
7 孙宜标,郭庆鼎,赵希梅;基于模糊小脑模型神经网络的直线伺服跟踪控制研究[J];组合机床与自动化加工技术;2005年08期
8 蓝益鹏,郭庆鼎;鲁棒H_∞控制律在直线伺服系统中的应用[J];沈阳工业大学学报;2003年05期
9 林健;汪木兰;左健民;宋丽蓉;;永磁直线伺服系统专家自适应PID控制的研究[J];现代制造工程;2008年01期
10 赵希梅;孙显峰;高君;;基于插入型重复控制器的直线伺服系统设计[J];机床与液压;2012年23期
11 贺伟;蓝益鹏;;磁悬浮永磁直线伺服系统H_∞保性能控制研究[J];组合机床与自动化加工技术;2014年06期
12 郭庆鼎,王丽梅,罗睿夫;永磁交流直线伺服系统的研究[J];控制与决策;1997年S1期
13 刁群;;基于H_∞方法的数控机床永磁直线伺服系统二自由度鲁棒控制器设计[J];长春师范学院学报(自然科学版);2010年08期
14 薛鹏;刘超;于华;;永磁直线伺服系统二自由度控制器的改进设计[J];大连轻工业学院学报;2007年01期
15 曹勇;周晓慧;李华德;;带有EKF速度观测的P型迭代学习直线伺服系统[J];系统仿真学报;2009年14期
16 曹荣敏;周惠兴;侯忠生;;数据驱动的无模型自适应直线伺服系统精密控制和实现[J];控制理论与应用;2012年03期
17 孙宜标,郭庆鼎;交流直线伺服系统的模糊滑模变结构控制[J];沈阳工业大学学报;2002年03期
18 黄宜庆;黄友锐;章魁;;直线伺服系统的双目标非脆弱控制器的设计及仿真[J];智能系统学报;2009年01期
19 周磊;林健;汪木兰;;基于BP的PID控制算法在永磁直线伺服系统中的应用[J];微计算机信息;2010年25期
20 张婧;张芝雨;;直线伺服系统模糊控制的仿真[J];电子制作;2013年08期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 孙红伟;孙明轩;;基于理想积分误差动态的直线伺服系统设计[A];第24届中国控制与决策会议论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 卢少武;永磁同步直线伺服系统的参数自整定与抗扰动策略研究[D];华中科技大学;2013年
2 马航;基于迭代学习控制的直线伺服系统扰动抑制研究[D];沈阳工业大学;2012年
3 吴建华;高加速度直线伺服系统的快速高精度定位控制[D];上海交通大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙文义;永磁直线伺服系统非线性自适应鲁棒控制的研究[D];沈阳工业大学;2009年
2 王桂宏;直线伺服系统的离散滑模控制研究[D];沈阳工业大学;2007年
3 路丰瑜;高速直线伺服系统扰动抑制研究[D];浙江理工大学;2013年
4 张琳琳;基于反馈线性化的永磁直线伺服系统鲁棒控制策略的研究[D];沈阳工业大学;2009年
5 王辉;离散变结构控制及其在直线伺服系统上的实现[D];浙江工业大学;2011年
6 于吉帅;永磁直线伺服系统电流环优化设计[D];沈阳工业大学;2013年
7 苗红;交流直线伺服系统的模糊滑模变结构控制[D];沈阳工业大学;2008年
8 李晓慧;直线伺服系统的鲁棒控制研究[D];沈阳工业大学;2007年
9 刘莉莉;直线伺服系统的学习前馈控制策略[D];沈阳工业大学;2005年
10 贺伟;磁悬浮永磁直线伺服系统非脆弱H_∞控制的研究[D];沈阳工业大学;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978