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直线电机驱动并联XY平台的控制

尚昭琪  
【摘要】: 随着科学技术进步,高速度、高精度成为机械加工的重要发展方向,高速精密驱动技术得到了很大发展,高速精密丝杠、直线电机、空气轴承以及先进控制方法等各种新技术都陆续被应用到驱动系统。本文以一个高加速度直线伺服系统——直线电机驱动的X-Y定位平台为研究对象,吸收相关学科的新思想、新理论、新技术,设计控制器使得平台能进行快速点到点高精度定位,并采用理论研究、计算机仿真与试验研究相结合的研究方法,系统地进行了动力学分析、控制和相应的技术基础研究与实验研究。 影响高加速度系统快速高精度定位性能的两个关键因素是负载变化和外界干扰。因为负载变化减慢了系统的响应速度,而外界干扰降低了定位精度。本文所提出的控制算法就是围绕如何处理负载变化和干扰的影响。首先了解了直线电机的工作原理以及各种扰动因素,并利用频率响应法建立了直线电机进给系统的动力学模型。然后基于控制系统的稳定性和抗扰动原则,设计了永磁直线同步电机进给系统H_∞控制器。针对直线电机模型不确定性及扰动力复杂状况,设计了稳定性与品质的混合H_∞鲁棒控制器;采用频域响应法对设计的H_∞鲁棒控制器进行了稳定性与抗扰动性能理论分析,分析表明设计的H_∞控制器对所有频率的扰动均具有抑制性能,尤其对低频率的扰动具有良好的抑制能力,同时具有很强的稳定性;并对H_∞鲁棒控制器进行了计算机仿真并在实验室样机上进行了初步试验,仿真结果及试验结果都表明H_∞鲁棒控制器在响应速度、超调量、抗扰动等方面均具有良好的运动性能。


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