直线电机精密运动平台轨迹跟踪控制器设计

作     者：张刚 刘品宽 张波 丁汉 ZHANG Gang;LIU Pin-kuan;ZHANG Bo;DING Han

作者机构：上海交通大学机械与动力工程学院 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2013年第21卷第2期

页      面：371-379页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金国际重大合作资助项目(No.51120155001),国家自然科学基金资助项目(No.50905118) 国家科技重大专项资助项目(No.2009ZX02006-002) 

主　　题：永磁同步直线电机 模型状态反馈 速度/加速度前馈 MATLAB/dSPACE 硬件在回路仿真 

摘      要：为了实现直线电机精密定位平台的位置和速度的轨迹跟踪控制,本文基于内模控制(IMC)的基本原理,在直线电机精密定位平台参数辨识的基础上,设计了定位平台速度环的模型状态反馈(MSF)控制器和基于位置环PID和速度环MSF的级联控制器。将PID/MSF级联控制器与速度/加速度前馈控制(VFC/AFC)相结合,构成了PID/MSF+VFC/AFC的复合轨迹跟踪控制器。该复合轨迹跟踪控制器通过整定速度前馈的增益来改善位置环偏差控制的跟踪滞后现象和动态响应,增加控制系统的稳定性和伺服精度;通过整定加速度前馈的增益在不减小级联控制器位置环增益的前提下,减小速度前馈带来的超调量,提高轨迹跟踪精度。基于MATLAB/dSPACE实时仿真控制平台,实现了某直线电机平台的轨迹跟踪控制。仿真和实验结果表明,该轨迹跟踪控制器的轨迹跟踪精度为±0.028mm,定位精度为±4μm,满足直线电机精密定位平台轨迹跟踪控制的要求。