基于自抗扰控制算法的麦克斯韦快刀伺服控制系统

作     者：房丰洲 陈晓菲 张效栋 李泽骁 Fang Fengzhou;Chen Xiaofei;Zhang Xiaodong;Li Zexiao

作者机构：精密测试技术及仪器国家重点实验室(天津大学)天津300072 

出 版 物：《纳米技术与精密工程》 (Nanotechnology and Precision Engineering)

年 卷 期：2017年第15卷第5期

页      面：335-341页

学科分类：0817[工学-化学工程与技术] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 0703[理学-化学] 0835[工学-软件工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51375337) 天津市应用基础与前沿技术研究青年基金资助项目(14JCQNJC05200) 

主　　题：快速伺服刀具 自抗扰控制算法 闭环控制系统 

摘      要：使用麦克斯韦力驱动的快速伺服刀具加工自由曲面,可以获得表面质量更优的加工效果.在快刀控制系统中引入适当的控制方式能够改善快刀的频响性能.本文针对麦克斯韦快刀,搭建包括软硬件在内的控制系统,硬件控制结构采用FPGA+DSP嵌入式控制架构,并加入自抗扰先进控制算法实现系统良好的抗干扰性能.为验证闭环控制系统性能,在自主搭建的精密位移测试平台进行系统位移分辨力和闭环带宽的测试,测试结果表明系统位移分辨力为5 nm,对频率108 Hz、峰峰值16μm正弦信号的跟踪误差为0.136μm,对频率540 Hz、峰峰值16μm正弦信号的跟踪误差为0.094μm.快刀系统行程50μm,闭环带宽4 kHz.线下仿真加工实验验证了快刀系统对常规面型的加工能力.