直线光栅伺服系统双读数头自校准及自抗扰控制
发布时间：2021-07-08 07:50
现阶段光栅尺高精密工作台校准一般需要激光干涉仪等高精度的测量方式,工作台的运动控制目前普遍采用的是传统的PID控制方式。本文针对直线光栅尺的校准和基于此的伺服系统的控制做了研究,搭建了直线光栅伺服系统并应用了双读数头自校准的校准方式和伺服系统的自抗扰控制。本文分析了直线光栅测量系统的测量误差,并根据误差性质,分析了针对非线性误差的校准方式,介绍了双读数头测定测量系统非线性误差的原理,通过仿真实验验证了双读数头法测定非线性误差的可行性,并分析了测量噪声对测定结果的影响。本文为直线运动平台设计了自抗扰控制算法,算法采用经典自抗扰结构,扩张状态观测器接收系统直接输入（即最后形成积分串联型系统）,状态误差反馈采用非线性形式的最速控制综合函数取反,通过仿真实验分析了自抗扰控制算法中一些参数对控制效果的影响,比较了自抗扰控制算法与传统PID控制算法对阶跃响应以及常值干扰的控制效果。本文搭建了以直线光栅为测量反馈装置,直线无铁芯电机为驱动方式的一维直线气浮高精密平台以及包括相关驱动器、控制器、上位机的伺服系统;编写了基于NI CompactRIO的LabVIEW程序,程序能实现双读数头的测量、PID...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光栅原理图
图 1-2 PID 控制框图Fig.1-2 PID control diagram 控制的核心思想是基于误差的反馈控制，控制算法将输出信号号作差，然后将该误差作比例、积分、微分后进行线性相加组的控制信号。程实际中，往往可以通过消除误差来实现系统的控制，而其中采用何种方式抑制各种不确定的外部扰动对系统控制的影响。研究专家韩京清于上世纪末提出了基于 PID 进行改进和创新，它继承了 PID 控制的主要思想，即状态误差反馈，又克服了容易产生超调之间的矛盾，并拥有线性误差反馈所不具有的特的扰动估计补偿的核心思想。自抗扰控制方法提出后，已经有师展开了大量的理论研究与工程应用。本文将在第三章详细介线伺服系统中的自抗扰控制技术。
图 2-1 直线光栅测量误差Fig.2-1 Linear grating measurement error数头自校准原理文所述，由光栅测量产生的误差可以分为线性误差与非线性示。则在真实位置为 处，读数头在该处的读数 ( )可表 ( ) = ( д ) ( ) ： д 为线性误差部分， ( )为非线性误差部分。双读数头自校准的方法主要针对的是其中的非线性误差部分法示意图如图 2-2 所示。整个过程需要测量两轮双读数头的，读数头 j 在实际位移 处的读数表示为 ( )， =
【参考文献】：
期刊论文
[1]自抗扰参数模糊自整定无刷直流电机控制研究[J]. 李孟秋,汪亮,黄庆,唐磊,赵盈盈. 湖南大学学报(自然科学版). 2014(05)
[2]自抗扰控制技术在微机电换能器中的应用[J]. 董莉莉. 控制理论与应用. 2013(12)
[3]拼接式钢带光栅编码器测角误差分析与修正[J]. 潘年,马文礼. 中国光学. 2013(05)
[4]光栅测量系统的误差研究[J]. 陈晓怀,杜国山,程真英. 电子测量与仪器学报. 2012(03)
[5]四读头法消除码盘偏心和振动对叠栅条纹相位测量的影响[J]. 朱帆,吴易明,刘长春. 光学学报. 2011(04)
[6]永磁同步直线电机的数学模型分析[J]. 余凤豪,吕飞,张松涛,吉哲. 舰船电子工程. 2010(09)
[7]自抗扰控制器参数整定与优化方法研究[J]. 李海生,朱学峰. 控制工程. 2004(05)
[8]双频激光干涉仪技术现状与发展[J]. 所睿,范志军,李岩,张书练. 激光与红外. 2004(04)
[9]异步电动机的自抗扰控制器及其参数整定[J]. 刘鸣,邵诚. 控制与决策. 2003(05)
博士论文
[1]四旋翼飞行机器人高性能轨迹生成与抗扰追踪控制技术研究[D]. 董伟.上海交通大学 2015
[2]自抗扰控制理论研究及其在冷轧中的应用[D]. 王喆.北京科技大学 2015
[3]五自由度磁悬浮平面电机控制技术研究[D]. 张佳楫.西安交通大学 2012
硕士论文
[1]基于自抗扰控制技术的并网光伏系统研究[D]. 梁芳.天津理工大学 2012
[2]自抗扰控制技术在AUV航向控制中的应用[D]. 张立明.哈尔滨工程大学 2009
[3]光栅尺高速高精度跨尺度位移测量方法的研究[D]. 刘竞航.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3271163
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光栅原理图
图 1-2 PID 控制框图Fig.1-2 PID control diagram 控制的核心思想是基于误差的反馈控制，控制算法将输出信号号作差，然后将该误差作比例、积分、微分后进行线性相加组的控制信号。程实际中，往往可以通过消除误差来实现系统的控制，而其中采用何种方式抑制各种不确定的外部扰动对系统控制的影响。研究专家韩京清于上世纪末提出了基于 PID 进行改进和创新，它继承了 PID 控制的主要思想，即状态误差反馈，又克服了容易产生超调之间的矛盾，并拥有线性误差反馈所不具有的特的扰动估计补偿的核心思想。自抗扰控制方法提出后，已经有师展开了大量的理论研究与工程应用。本文将在第三章详细介线伺服系统中的自抗扰控制技术。
图 2-1 直线光栅测量误差Fig.2-1 Linear grating measurement error数头自校准原理文所述，由光栅测量产生的误差可以分为线性误差与非线性示。则在真实位置为 处，读数头在该处的读数 ( )可表 ( ) = ( д ) ( ) ： д 为线性误差部分， ( )为非线性误差部分。双读数头自校准的方法主要针对的是其中的非线性误差部分法示意图如图 2-2 所示。整个过程需要测量两轮双读数头的，读数头 j 在实际位移 处的读数表示为 ( )， =
【参考文献】：
期刊论文
[1]自抗扰参数模糊自整定无刷直流电机控制研究[J]. 李孟秋,汪亮,黄庆,唐磊,赵盈盈. 湖南大学学报(自然科学版). 2014(05)
[2]自抗扰控制技术在微机电换能器中的应用[J]. 董莉莉. 控制理论与应用. 2013(12)
[3]拼接式钢带光栅编码器测角误差分析与修正[J]. 潘年,马文礼. 中国光学. 2013(05)
[4]光栅测量系统的误差研究[J]. 陈晓怀,杜国山,程真英. 电子测量与仪器学报. 2012(03)
[5]四读头法消除码盘偏心和振动对叠栅条纹相位测量的影响[J]. 朱帆,吴易明,刘长春. 光学学报. 2011(04)
[6]永磁同步直线电机的数学模型分析[J]. 余凤豪,吕飞,张松涛,吉哲. 舰船电子工程. 2010(09)
[7]自抗扰控制器参数整定与优化方法研究[J]. 李海生,朱学峰. 控制工程. 2004(05)
[8]双频激光干涉仪技术现状与发展[J]. 所睿,范志军,李岩,张书练. 激光与红外. 2004(04)
[9]异步电动机的自抗扰控制器及其参数整定[J]. 刘鸣,邵诚. 控制与决策. 2003(05)
博士论文
[1]四旋翼飞行机器人高性能轨迹生成与抗扰追踪控制技术研究[D]. 董伟.上海交通大学 2015
[2]自抗扰控制理论研究及其在冷轧中的应用[D]. 王喆.北京科技大学 2015
[3]五自由度磁悬浮平面电机控制技术研究[D]. 张佳楫.西安交通大学 2012
硕士论文
[1]基于自抗扰控制技术的并网光伏系统研究[D]. 梁芳.天津理工大学 2012
[2]自抗扰控制技术在AUV航向控制中的应用[D]. 张立明.哈尔滨工程大学 2009
[3]光栅尺高速高精度跨尺度位移测量方法的研究[D]. 刘竞航.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3271163
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