[發明專利]一種精密運動臺擾動力辨識方法

有效

• 申請號: 202110272790.9
• 申請日: 2021-03-13
• 公開（公告）號: CN113219907B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 徐杰;應雙雙;李輝;吳偉;韓煜;應騰力;張澤良;駱俊;駱豪
• 申請（專利權）人: 浙江御穹電子科技有限公司
• 主分類號: G05B19/414
• 分類號: G05B19/414
• 代理公司: 臺州市方信知識產權代理有限公司 33263
• 代理人: 孫圣貴

一種精密運動臺擾動力辨識方法，具體涉及一種精密直線電機推力波動的辨識系統與方法，屬于精密運動系統擾動抑制領域。所述的擾動力辨識系統由運動平臺、反饋控制器、前饋控制模塊以及軌跡生成器組成。擾動辨識方法包括：一通過傅里葉分析得到推力波動的主要諧波成分；二通過實驗獲得單位脈沖脈沖響應，從而得到脈沖響應對應的Toeplitz矩陣；三構造前饋基函數；四通過迭代實驗來更新擾動力幅值參數。本精密運動臺擾動力辨識方法基于閉環控制方式，避免了對臺體造成物理損傷；同時不需要額外的機械機構配合，經濟成本較低。

技術領域

本發明屬于精密運動系統擾動抑制領域，具體涉及一種精密運動臺擾動力辨識方法。

背景技術

隨著現代工業對高端制造裝備產量和質量等要求的不斷增加，精密直線運動平臺在高端裝備中得到了廣泛的應用。在眾多的高端裝備，如數控機床、共焦顯微鏡等設備中，均需要精密直線運動平臺作為傳動機構來實現高精度的運動。傳統的旋轉電機與滾珠絲杠組成的機構以不能滿足高端制造裝備的高性能需求。直線電機具有剛度高、無間隙傳動、結構簡單、推力密度大、動態響應快等優點，在高端制造裝備中得到了廣泛應用。

影響直線電機運動精度的因素有很多，例如電機結構、控制器帶寬等，其中由齒槽效應和端部效應引起的推力波動是影響直線電機運動精度的一個主要擾動源。目前推力波動的補償方法主要有兩種。第一種是通過優化電機結構、改變磁鐵的排布方式或調節關鍵結構尺寸等機械設計方法；另一種是不改變原有的電機結構，采用軟件手段來辨識直線電機的推力波動，然后將辨識出來的擾動力通過前饋的方式來作為到電機上，抵消原推力波動的影響。第一種方法需要改變電機的機械結構，成本較高，設計繁瑣，方案一旦確定，難以更改，而第二種基于擾動力辨識的方法不需要破壞原有電機的機械結構，在實際工程中得到了廣泛應用。

目前的直線電機推力波動辨識方法，往往采用開環控制方式，容易對運動臺造成機械損傷；另外部分辨識方法需要額外的機械件的配合才能實現精確辨識，額外增加了經濟成本，而且需要精準的實驗設計方案，不易操作。

發明內容

本發明的目的是提供一種精密運動臺擾動力辨識方法，是為了解決傳統擾動力辨識方法大多采用開環控制方式，辨識過程容易對臺體造成物理損傷的問題；另外部分傳統辨識方法采用純機械方式，擾動力辨識過程需要額外的機械機構配合，辨識精度嚴重依賴機械系統且額外的機械結構增加了經濟成本。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：

一種精密運動臺擾動力辨識系統，它由運動平臺P、反饋控制器C_fb、前饋控制模塊u_ff以及軌跡生成器C_r組成；

軌跡生成器C_r的輸出為參考軌跡r，反饋控制器C_fb的輸出值為反饋控制量 u_fb，運動平臺P的輸出為實際位置y；將參考軌跡r和實際位置y的誤差值e輸入給反饋控制器C_fb，反饋控制器的輸出值u_fb和前饋控制量u_ff之和u輸入給運動平臺P。

所述的一種精密運動臺擾動力辨識方法，它的方法步驟為：