[發明專利]貼片機驅動系統的采樣自適應魯棒控制方法

有效

• 申請號: 201710681110.2
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107450316B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 高會軍;劉延斌;孫維超
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

貼片機驅動系統的采樣自適應魯棒控制方法，本發明涉及采樣自適應魯棒控制方法。本發明為了解決貼片機系統存在的參數不確定性以及系統收到的外界干擾都會影響貼片機的定位精度，導致得到的樣品達不到要求的精度或損壞樣品，以及數字化控制器會進一步增大系統的定位誤差，導致系統不穩定的問題。本發明包括：一、建立貼片機驅動系統沿x軸或y軸運動的動力學模型，并確定系統中動平臺的質量和粘滯阻力系數的取值范圍，以及外界擾動或未建模動態的界；二、設計虛擬控制律；三、設計連續型自適應魯棒控制器，使貼片機動平臺的速度信號x₂跟蹤步驟二中設計的虛擬控制律；四、得到采樣自適應魯棒控制器。本發明用于貼片機驅動系統的非線性控制領域。

技術領域

本發明涉及貼片機驅動系統的非線性控制領域，特別設計采樣自適應魯棒控制方法。

背景技術

貼片機驅動系統本身存在參數不確定性，而且在運行過程中由于環境等因素會受到不可避免的外界干擾，在建立貼片機驅動系統的數學模型時忽略了一些次要過程。這些不確定性都會影響貼片機工作時的定位精度，從而影響到樣品的質量或甚至會損壞樣品。再者，采樣控制器會引入額外的誤差項，進一步增大了貼片機驅動系統的定位誤差，甚至導致貼片機驅動系統不穩定。為了解決上述問題，并將數字技術引入貼片機驅動系統的控制問題中，需要針對同時存在參數不確定性、外界干擾和未建模動態的貼片機驅動系統來設計采樣自適應魯棒控制器。

發明內容

本發明的目的是為了解決貼片機系統存在的參數不確定性以及系統收到的外界干擾都會影響貼片機的定位精度，導致得到的樣品達不到要求的精度或損壞樣品，以及數字化控制器會進一步增大系統的定位誤差，導致系統不穩定的缺點，而提出貼片機驅動系統的采樣自適應魯棒控制方法。

貼片機驅動系統的采樣自適應魯棒控制方法包括以下步驟：

步驟一、建立貼片機驅動系統沿x軸或y軸運動的動力學模型，用狀態空間模型表示，并確定系統中動平臺的質量和粘滯阻力系數的取值范圍，以及外界擾動或未建模動態的界；x軸為橫向，y軸為縱向；

步驟二、將貼片機動平臺的速度x₂(t)作為虛擬控制輸入，設計虛擬控制律；

步驟三、根據步驟二設計的虛擬控制律，設計連續型自適應魯棒控制器，使貼片機動平臺的速度信號x₂跟蹤步驟二中設計的虛擬控制律；

步驟四、將步驟三設計的連續型自適應魯棒控制器離散化，得到采樣自適應魯棒控制器。

本發明的有益效果為：

本發明結合了自適應控制和魯棒控制的優點：系統存在參數不確定性時提高系統跟蹤性能；系統存在外界擾動時使系統穩定。采樣自適應魯棒控制進一步延續了自適應魯棒控制的優點，而且可以實現對貼片機系統的數字控制。

采用本發明設計的采樣自適應魯棒控制方法，有效地解決的貼片機驅動系統的同時存在不確定性參數和未建模動態或外界擾動的問題，實現了對貼片機驅動系統的數字控制，并估計出采樣時間可選取的最大值。圖6、圖7和圖8分別給出的是動平臺的運動軌跡、跟蹤誤差曲線以及控制輸入曲線，可以看出系統的精度此時已經達到了千分之一。

附圖說明

圖1為貼片機驅動系統的系統框圖；

圖2為施加了采樣自適應魯棒控制系統后的閉環系統框圖；

圖3為貼片機系統的貼裝精度要求為百分之一、采樣時間為0.125ms時系統的運動軌跡；

圖4為貼片機系統的貼裝精度要求為百分之一、采樣時間為0.125ms時系統的跟蹤誤差；

圖5為貼片機系統的貼裝精度要求為百分之一、采樣時間為0.125ms時時系統的控制輸入大小；