[發明專利]一種基于經驗模態分解的PMLSM驅動XY平臺控制方法及系統

有效

• 申請號: 201510233200.6
• 申請日: 2015-05-08
• 公開（公告）號: CN104834219B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 王麗梅;孫璐;孫宜標
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G05B19/18
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于數控加工技術控制領域，具體是一種基于經驗模態分解的PMLSM驅動XY平臺控制方法及系統。

背景技術

制造業對于保障國家安全，保證國民經濟高速增長有著重要的作用。隨著數字技術的發展，機床技術已經進入到了以數字化為核心的機電一體化時代。目前數控機床已經成為現代先進制造技術中最重要的基礎裝備和世界機床市場的主流產品。在計算機軟硬件、刀具等機械結構和其他相關技術的進步下，數控技術日益發展，對其驅動系統性能的要求也逐漸提高。國外高檔數控機床最快進給速度達到了60m/min，普通數控機床的加工精度已經由0.01mm提高到了0.005mm，甚至有些已經達到了納米級別。因此，高速度、高精度、高效率和智能化已經成為數控機床伺服驅動系統的主要發展趨勢。

與傳統的旋轉電機相比，由直線電機驅動的運動系統不需要任何中間機械傳動部分就可以實現直接驅動，能夠消除機械傳動部分帶來的一系列問題，使高速度、高精度位置加工成為可能。20世紀中期以來，對直線電機研究有了長足的進步，其中由于永磁直線同步電機PMLSM(permanent magnet linear synchronous motor)具有精度高、響應快、損耗低、推力大等優點，因此在提升系統、工業機器人、往復伺服系統、電子制造裝備和高速高精度數控機床等方面具有廣泛的應用。在運動控制中，由PMLSM驅動XY平臺是常見的伺服驅動機構。雖然PMLSM實現了“零傳動”，但是其特有的端部效應會增加系統的擾動，沒有了中間裝置的緩沖過程，使外部擾動更直接地影響輸出，因此在一定程度上增加了其控制的難度。

經典的PID(比例(proportion)、積分(integration)、微分(differentiation))控制方法簡單、魯棒性較好、控制器設計方便，對于一般精度而言，能夠很好地滿足要求。但是不能夠有效消除PMLSM驅動的數控機床中出現的周期性擾動，很難保證控制精度。因此需要引入先進的控制方法，實現高精度控制。對于重復運行的系統，一般控制器在每次運行時都會得到相當豐富的跟蹤誤差信息，但不會加以利用。迭代學習控制(iterative learning control，簡稱ILC)能夠充分利用先前的控制信息，通過多次迭代，提高系統的運行性能。

ILC是一種智能控制方法，主要針對具有重復性或周期性的被控對象，具有嚴格的數學描述，完善的理論體系，不完全依賴于系統的精確模型，能夠控制非線性系統。經過30年的發展，ILC的研究主要包括學習律的設計、魯棒性、收斂性的分析、收斂速度問題等方面。ILC要求系統在每次迭代時的初態與期望軌跡的初態保持一致，但在實際運行時，系統受到的擾動往往使兩者不一致，產生初始定位誤差。當系統重復運行時，系統的穩定性會因初始定位誤差的累加受到影響，甚至導致系統發散。因此如何解決ILC存在的初始值問題、提高收斂速度、選擇合適的收斂性分析方法仍然是值得研究的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于經驗模態分解的PMLSM驅動XY平臺控制方法及系統。

本發明的技術方案是：

一種基于經驗模態分解的PMLSM驅動XY平臺控制方法，包括以下步驟：

步驟1：PMLSM驅動XY平臺運動過程中實時進行電流采樣和位置采樣；

步驟2：DSP處理器根據當前時刻的電流采樣數據和位置采樣數據生成對PMLSM驅動XY平臺進行位置控制的PWM信號；

步驟2-1：根據位置采樣數據對PMLSM驅動XY平臺進行ILC位置控制：將期望位置與位置采樣數據做差后，得到位置偏差，經ILC計算后得到期望速度；

步驟2-2：根據位置采樣數據對PMLSM驅動XY平臺進行PI速度控制：將位置采樣數據微分后，得到實際速度，再將步驟2-1所得的期望速度與實際速度做差后，經PI計算后得到速度偏差，得到期望電流；

步驟2-3：根據電流采樣數據生成對PMLSM驅動XY平臺進行位置控制的PWM信號：將步驟2-2所得的期望電流作2/3變換，再將變換結果與電流采樣數據做差后，得到驅動IPM逆變單元的PWM信號，執行步驟3；

步驟3：PMLSM驅動XY平臺根據PWM信號進行工作：IPM逆變單元根據步驟2-3所得的PWM信號，使PMLSM驅動XY平臺進行工作，PMLSM驅動XY平臺運動過程中實時進行電流采樣和位置采樣；