[發(fā)明專利]一種精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)擾動(dòng)力辨識(shí)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110272790.9
• 申請(qǐng)日: 2021-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN113219907B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐杰;應(yīng)雙雙;李輝;吳偉;韓煜;應(yīng)騰力;張澤良;駱俊;駱豪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江御穹電子科技有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/414
• 分類號(hào): G05B19/414
• 代理公司: 臺(tái)州市方信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33263
• 代理人: 孫圣貴

一種精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)擾動(dòng)力辨識(shí)方法，具體涉及一種精密直線電機(jī)推力波動(dòng)的辨識(shí)系統(tǒng)與方法，屬于精密運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)擾動(dòng)抑制領(lǐng)域。所述的擾動(dòng)力辨識(shí)系統(tǒng)由運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、反饋控制器、前饋控制模塊以及軌跡生成器組成。擾動(dòng)辨識(shí)方法包括：一通過傅里葉分析得到推力波動(dòng)的主要諧波成分；二通過實(shí)驗(yàn)獲得單位脈沖脈沖響應(yīng)，從而得到脈沖響應(yīng)對(duì)應(yīng)的Toeplitz矩陣；三構(gòu)造前饋基函數(shù)；四通過迭代實(shí)驗(yàn)來更新擾動(dòng)力幅值參數(shù)。本精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)擾動(dòng)力辨識(shí)方法基于閉環(huán)控制方式，避免了對(duì)臺(tái)體造成物理?yè)p傷；同時(shí)不需要額外的機(jī)械機(jī)構(gòu)配合，經(jīng)濟(jì)成本較低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于精密運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)擾動(dòng)抑制領(lǐng)域，具體涉及一種精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)擾動(dòng)力辨識(shí)方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代工業(yè)對(duì)高端制造裝備產(chǎn)量和質(zhì)量等要求的不斷增加，精密直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在高端裝備中得到了廣泛的應(yīng)用。在眾多的高端裝備，如數(shù)控機(jī)床、共焦顯微鏡等設(shè)備中，均需要精密直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)高精度的運(yùn)動(dòng)。傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)與滾珠絲杠組成的機(jī)構(gòu)以不能滿足高端制造裝備的高性能需求。直線電機(jī)具有剛度高、無間隙傳動(dòng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、推力密度大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，在高端制造裝備中得到了廣泛應(yīng)用。

影響直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)精度的因素有很多，例如電機(jī)結(jié)構(gòu)、控制器帶寬等，其中由齒槽效應(yīng)和端部效應(yīng)引起的推力波動(dòng)是影響直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)精度的一個(gè)主要擾動(dòng)源。目前推力波動(dòng)的補(bǔ)償方法主要有兩種。第一種是通過優(yōu)化電機(jī)結(jié)構(gòu)、改變磁鐵的排布方式或調(diào)節(jié)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)尺寸等機(jī)械設(shè)計(jì)方法；另一種是不改變?cè)械碾姍C(jī)結(jié)構(gòu)，采用軟件手段來辨識(shí)直線電機(jī)的推力波動(dòng)，然后將辨識(shí)出來的擾動(dòng)力通過前饋的方式來作為到電機(jī)上，抵消原推力波動(dòng)的影響。第一種方法需要改變電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，成本較高，設(shè)計(jì)繁瑣，方案一旦確定，難以更改，而第二種基于擾動(dòng)力辨識(shí)的方法不需要破壞原有電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，在實(shí)際工程中得到了廣泛應(yīng)用。

目前的直線電機(jī)推力波動(dòng)辨識(shí)方法，往往采用開環(huán)控制方式，容易對(duì)運(yùn)動(dòng)臺(tái)造成機(jī)械損傷；另外部分辨識(shí)方法需要額外的機(jī)械件的配合才能實(shí)現(xiàn)精確辨識(shí)，額外增加了經(jīng)濟(jì)成本，而且需要精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，不易操作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)擾動(dòng)力辨識(shí)方法，是為了解決傳統(tǒng)擾動(dòng)力辨識(shí)方法大多采用開環(huán)控制方式，辨識(shí)過程容易對(duì)臺(tái)體造成物理?yè)p傷的問題；另外部分傳統(tǒng)辨識(shí)方法采用純機(jī)械方式，擾動(dòng)力辨識(shí)過程需要額外的機(jī)械機(jī)構(gòu)配合，辨識(shí)精度嚴(yán)重依賴機(jī)械系統(tǒng)且額外的機(jī)械結(jié)構(gòu)增加了經(jīng)濟(jì)成本。

本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)擾動(dòng)力辨識(shí)系統(tǒng)，它由運(yùn)動(dòng)平臺(tái)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(yùn)動(dòng)平臺(tái)P的輸出為實(shí)際位置y；將參考軌跡r和實(shí)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(yùn)動(dòng)平臺(tái)P。

所述的一種精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)擾動(dòng)力辨識(shí)方法，它的方法步驟為：