直接驱动xy平台轮廓误差分析及法向交叉耦合控制

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1、第14卷第9期电机与控制学报Vol.14No.92010年9月ELECTRICMACHINESANDCONTROLSep．2010直接驱动XY平台轮廓误差分析及法向交叉耦合控制王丽梅，武志涛，孙宜标，金抚颖(沈阳工业大学电气工程学院，辽宁沈阳110178)摘要:在直线电机直接驱动XY平台中，负载扰动、机械延迟以及两轴驱动系统参数不匹配等因素影响轮廓加工精度。采用H∞速度反馈控制、零相位误差跟踪控制(ZPETC)与法向交叉耦合控制相结合的策略对两轴的运动进行协调控制以提高轮廓加工精度，实现跟踪误差与轮廓误差的同时减小。H∞控制在速度环通过反馈作用消除负载扰动因素的影响，使系统具有较好的鲁棒性。

2、ZPETC基于零、极点对消和相位对消提高系统跟踪精度。法向交叉耦合控制作用于两轴之间，将轮廓误差作为直接被控量进行实时补偿控制，有效地提高了轮廓精度并简化了控制器设计。仿真结果表明，所设计的控制系统具有较好的跟踪性、鲁棒性和轮廓精度。关键词:XY平台;H∞控制;零相位误差跟踪控制;轮廓误差;法向交叉耦合控制中图分类号:TP273文献标志码:A文章编号:1007－449X(2010)09－0063－06Contourerroranalysisandnormalcross-coupledcontrolfordirectdriveXYtableWANGLi-mei，WUZhi-tao，SUNYi-

3、biao，JINFu-ying(SchoolofElectricalEngineering，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110178，China)Abstract:Loaddisturbance，mechanicaltimedelayandparametermismatchbetweentwoaxeswillaffectthecontouraccuracyofXYtabledirectlydrivenbytwopermanentmagnetlinearsynchronousmotors．Thecontourcoordinationcontro

4、lstrategywithHvelocityfeedbackcontrol，zerophaseerrortrackingcontrol∞(ZPETC)andnormalcross-coupledcontrolisproposedtodecreasetrackingerrorandcontourerrorforimprovingcontouraccuracy．Hvelocityfeedbackcontrolcansuppressloaddisturbanceandobtain∞strongrobustness，ZPETCcanimplementprecisetrackingbasedonzer

5、o-poleandphasecancellations，andnormalcross-coupledcontrolcanimprovethecontouraccuracyandsimplifythecontrollerdesignbyreal-timecompensationbetweentwoaxeswiththecontourerrorasthedirectcontrolledvariable．Simula-tionresultsshowthattheproposedcontrolsystempossessesgoodtrackingperformance，strongrobustnes

6、sandhighcontouraccuracy．Keywords:XYtable;Hcontrol;zerophaseerrortrackingcontrol;contourerror;normalcross-coupled∞control收稿日期:2009－04－19基金项目:国家自然科学基金资助项目(50805098)作者简介:王丽梅(1969—)，女，教授，博士生导师，研究方向为伺服驱动技术;武志涛(1981—)，男，博士研究生，研究方向为交流伺服系统;孙宜标(1970—)，男，博士，副教授，研究方向为伺服控制、直接驱动技术;金抚颖(1985—)，女，硕士，研究方向为交流伺服系统。64

7、电机与控制学报第14卷对于任意曲线轨迹轮廓，如图2所示，P(Xa，0引言Ya)为实际加工位置，(Xo，Yo)为实际位置的曲率中随着复杂型面零件加工精度要求的不断提高，心，ρ为曲率半径，θ为期望轨迹R点的切线与X轴机床进给系统的轮廓加工精度已成为其重要的精度的夹角，ex为X轴位置误差，ey为Y轴位置误差，ε'指标。XY平台系统的轮廓误差是由轮廓运动所涉为近似轮廓误差。及的X、Y两轴的位置误差共同决定。在直线电机