[發明專利]一種用于精密運動控制的變結構抗積分飽和方法

有效

• 申請號: 202010616268.3
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111624871B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 武志鵬;李璟;齊月靜;馬向紅;齊威
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周天宇

一種用于精密運動控制的變結構抗積分飽和方法，包括：根據精密運動平臺機械臺體參考位置和實際位置之間的位置偏差，得到精密運動平臺機械臺體的控制量；將控制量經過預設飽和環節以及超前飽和環節，判斷控制量是否處于即將積分飽和的狀態；若控制量處于即將積分飽和的狀態，則對即將處于積分飽和狀態的控制量從積分環節切換到線性反饋環節，得到線性反饋環節的控制量；將線性反饋環節的控制量發送給預置的驅動器，以利用驅動器所述線性反饋環節的控制量驅動精密運動平臺機械臺體進行定位運動和勻速掃描運動。可抑制積分飽和現象，減小精密運動平臺的定位運動和勻速掃描建立時間。

技術領域

本申請涉及計算機技術領域，尤其涉及一種用于精密運動控制的變結構抗積分飽和方法。

背景技術

精密運動平臺是目前工業界廣泛應用的位置運動裝置。對于目前常用的定位運動和勻速掃描運動，一次運動的總時間等于加速時間、建立時間、掃描時間和減速時間的總和。其中，建立時間是指當精密運動平臺完成定位運動或加速過程結束后穩定在設定位置或勻速掃描速度所用的時間。從提高生產效率的角度，工業界一般需要盡可能地縮短定位運動和勻速掃描運動的建立時間。

精密運動平臺的運動控制方法常采用頻域控制方法。增加執行電機地容量可以提高最大加速度和最大加加速度，從而減小加速過程消耗地時間。但是在加速階段結束后，控制器更加容易出現積分飽和現象，從而引起較大的超調量，建立時間隨之變大。

發明內容

本申請的主要目的在于提供一種用于精密運動控制的變結構抗積分飽和方法，旨在解決現有技術中精密運動控制反饋控制存在積分飽和問題，當定位或加速過程結束后，會引起較大的超調量，造成建立時間增長。

為實現上述目的，本申請實施例第一方面提供一種用于精密運動控制的變結構抗積分飽和方法，包括：

根據精密運動平臺機械臺體參考位置和實際位置之間的位置偏差，得到所述精密運動平臺機械臺體的控制量；

將所述控制量經過預設飽和環節和超前飽和環節，判斷所述控制量是否處于即將積分飽和的狀態，所述超前飽和環節的飽和上限小于預設飽和環節的飽和上限；

若所述控制量處于即將積分飽和的狀態，則將所述控制量從積分環節切換到線性反饋環節，得到線性反饋環節的控制量；

將所述線性反饋環節的控制量發送給預置的驅動器，以利用所述驅動器根據所述線性反饋環節的控制量驅動所述精密運動平臺機械臺體進行定位運動和勻速掃描運動。

可選的，所述將所述控制量從積分環節切換到線性反饋環節，得到線性反饋環節的控制量包括：

利用經過所述超前飽和環節得到的控制量計算變結構切換量，當滿足所述變結構切換量的相應的切換條件時，使所述控制量從積分環節切換到線性反饋環節；

其中，為變結構切換量，K_p為增益系數，T_i為積分時間系數，u_ctrl為控制量，u_a為經過所述超前飽和環節得到的控制量，e_f為經過陷波器和低通濾波器處理的位置偏差的信號，α為調整系數。

可選的，經過所述預設飽和環節得到的控制量u_s由以下公式計算：

其中，u_limit為所述預設飽和環節的飽和上限。

可選的，經過所述超前飽和環節得到的控制量u_a由以下公式計算：

其中，u_anticipatory為所述超前飽和環節的飽和上限。