直线电机XY平台分数阶迭代学习控制

发布时间：2020-06-08 20:16

【摘要】：由永磁同步直线电机驱动的用以实现平面定位和平面进给的XY运动平台,在镗、铣、钻等数控中心中应用广泛。XY平台的精度取决于伺服系统性能和平台的机械结构,由于XY运动平台的机械结构已趋于成熟,为提高平台的加工精度,有必要对XY运动平台的伺服系统进行深入研究。为减少XY运动平台执行重复任务时的轮廓误差,对单轴伺服系统设计了分数阶迭代学习位置控制器,对双轴设计了交叉耦合分数阶迭代学习控制器,来提高重复任务下平台的轮廓精度。首先,介绍了XY运动平台的结构及其工作原理,建立了XY运动平台的数学模型,定义了XY运动平台的跟踪误差和轮廓误差,分别推导了XY平台在直线轨迹、圆轨迹和任意轮廓轨迹下的轮廓误差表达式,分析了影响平台精度的几种主要因素。然后,针对XY运动平台在重复任务条件下会产生跟踪误差和轮廓误差的问题,设计了闭环PID型迭代学习位置控制器和PI速度控制器,并利用近年来研究热门的分数阶微积分理论改进整数阶迭代学习律,设计了分数阶PD~?型分数阶迭代学习控制器,提高单轴伺服系统的跟踪性能。针对传统交叉耦合控制器与单轴反馈控制器相互独立设计、缺乏系统化的问题,设计了单轴分数阶PD~?型迭代学习控制系统和双轴交叉耦合分数阶迭代学习控制器,提高了单轴伺服系统和双轴系统的跟踪精度和轮廓精度,实现XY运动平台的精确协调控制。最后,在Matlab/Simulink下搭建XY运动平台控制系统的仿真模型,编写迭代学习控制程序,验证所设计的分数阶PD~?型迭代学习控制器、交叉耦合分数阶迭代学习控制器的有效性。与整数阶迭代学习控制器和交叉耦合迭代学习控制器对比分析,证明了设计的分数阶控制器对提高XY平台轮廓精度的有效可行性。
【图文】：

图 2.1 直驱 XY 平台结构图Fig. 2.1 The structure diagram of XY table台的数学模型正交的 X，Y 两轴由 PMLSM 直接驱动，X，，Y 轴

图 2.8 端部效应Fig.2.8 The end effect对于 XY 运动平台，引起推力波动的主要因素是系统存在空载端部效应。对端应导致的推力波动 Fripple数学表达式为：2πx
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM359.4

【参考文献】

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本文编号：2703589