基于Turbo PMAC的高精密伺服直線電機運動控制研究.pdf

1、高速高精密數(shù)控機床不但要有很高的重復定位精度、低速運動平穩(wěn)性，更要求有較高的進給速度及加減速度。當進給速度達到60m/min以上時，滾珠絲杠已經不適合做高速數(shù)控機床的進給系統(tǒng)，取而代之的是直線電機進給系統(tǒng)。本文將自行研制的直線電機作為機床進給系統(tǒng)的驅動裝置，以光柵尺為反饋元件，采用力矩控制模式，直線電機直接進給系統(tǒng)的最高加速度可以達到5g。直線電機進給系統(tǒng)雖然省去了中間的傳動環(huán)節(jié)，但是負載等外部干擾直接作用在直線電機上，這就使得對直線電

2、機的控制變得更加困難。文中采用Turbo PMAC作為控制卡，與驅動器一起去控制直線電機，并在此基礎上建立了系統(tǒng)模型，為了提高直線電機進給系統(tǒng)的定位精度，對系統(tǒng)的運動控制進行了研究。主要研究內容及其結論：
　　(1)Turbo PMAC控制直線電機速度前饋/力日速度前饋PID參數(shù)的實驗研究。通過Turbo PMAC控制直線電機，了解PID參數(shù)在伺服控制中的作用，在多種工況下進行了PID參數(shù)調節(jié)，并在固定工況下進行了運動精度的測量，

3、在負載質量為100kg時，速度在0～260000cts/s范圍內的直線電機定位精度達到了50nm。
　　(2)模糊速度前饋PID自調整控制策略研究。根據(jù)對各參數(shù)的調節(jié)經驗和對運動精度的影響情況，結合模糊控制理論，設計了模糊速度前饋PID自調整控制器；通過PMAC的自定義伺服算法功能，分別采用模糊前饋PID控制和前饋PID控制兩種算法，在速度為170000cts/s的情況下做了對比實驗。實驗結果表明由模糊速度前饋、PID參數(shù)、加速度

4、前饋組成的自適應控制器，調試時階躍響應曲線上升時間較PID控制器小，拋物線響應曲線的跟隨誤差范圍變小。
　　(3)為了克服PID參數(shù)調節(jié)困難和外界負載干擾，設計了直線電機控制系統(tǒng)的極點配置自適應控制器。通過該系統(tǒng)模型，根據(jù)上述參數(shù)調節(jié)情況，將系統(tǒng)的工況配置到希望的閉環(huán)極點。此時系統(tǒng)的超調量為0，阻尼比為1，系統(tǒng)帶寬為100hz。同時設計了系統(tǒng)參數(shù)在線辨識器，通過辨識電機的負載質量和導軌阻尼系數(shù)，從而達到電機PID參數(shù)在線改變和負載