用负载扰动补偿器并对其优化设定来提高加工精度的方法

摘要

用负载扰动补偿器并对其优化设定来提高加工精度的方法，其特征在于：该方法包括：(a)最优化前向控制器和PI负载干扰补偿器；(b)整个控制系统硬件部分。本发明方法最终由嵌入DSP处理器中的控制程序实现。本发明的优点在于：针对永磁直线电机的特点，采用一种双自由度的位置控制器设计方法，以便兼顾系统瞬时响应和抗干扰能力的需求。此外，最优化前向位置控制器和负载干扰补偿器可以分别独立设计，使整体系统的设计更为简单。

主权项

用负载扰动补偿器并对其优化设定来提高加工精度的方法，其特征在于：该方法包括：(a)最优化前向控制器和PI负载干扰补偿器；(b)整个控制系统硬件部分；(a)最优化前向控制器和PI负载干扰补偿器，最优化前向控制器和PI负载干扰补偿器分别独立设计；其中的前向控制器采用频域最优因子分解方法设计而成，最优的闭环特性多项式由开路被控对象的分母因式及权重因子乘以分子因式之和所组成，其关系式为：Q(s)＝Dp(s)Dp(-s)+q2Np(s)Np(-s)；式中：为Q(s)为最优化的闭环特性多项式，Dp(s)为开环传递函数的分母式，Np(s)为开环传递函数的分子式，q为权重因子；此时最优化前向控制器为： G f ( s ) = q [ Ms + ( B + KK f ) ] Ms + ( B + KK f ) 2 + 2 q ( KK f M ) ; 式中：Gf(s)为最优化前向控制器传递函数，Kf为永磁直线电机推力系数，M为系统可动部分的全部质量，B为永磁直线电机的摩擦系数；对于PI负载干扰补偿器，采用频域二次型性能指标为目标函数来确定最优的PI负载补偿器参数KPθ和Kiθ，使得在固定的负载下Jdθ为最小；利用parseval定理中信号在时间域内的总能量与频域内的总能量相等的原理，将时域二次型性能指标转为频域性能指标： J dθ = 1 2 πj ∫ - j ∞ j ∞ [ δθ r ( s ) ] [ δθ r ( - s ) ] ds 再由下列两个偏微分联立方程式组： ∂ ∂ K Pθ J dθ = 0 和 ∂ ∂ K iθ J dθ = 0 得最优的KPθ和Kiθ参数值；式中：Jdθ为二次型性能指标，δθr(s)为位置的偏差量，Kpθ为比例增益常数；Kiθ为积分增益常数；(b)整个控制系统硬件部分：包括主电路、控制电路、控制对象三部分；其中控制电路包括DSP处理器、电流采样电路、动子位置采样电路、IPM隔离驱动保护电路；主电路包括调压电路、整流滤波单元、IPM逆变单元；控制对象为机身装有光栅尺的三相永磁直线同步电机。