直线电机伺服控制系统的摩擦分析与补偿

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1、直线电机伺服控制系统的摩擦分析与补偿摘要随着人们对产品性能、质量和制造周期等越来越高的要求，则现代化制造设备的高速、高加速度及高精度伺服性能优劣就显得尤其重要。高速和高加速度运动是生产效率提高的基础，而高精度是生产质量的保证。以直线电动机作为驱动装置的BGA(BallGridArray)封装平台，由于直线电机导轨副摩擦非线性的存在，导致控制系统存在死区和非线性，从而降低系统的位置分辨率、重复精度以及低速运行时产生跳动和爬行等，摩擦力扰动是造成系统伺服性能下降的主要因素之一。本文主要从如何降低摩擦非线性对系统精度的影响出发，安排主要内容如下。1．对比

2、传统直线进给机构(旋转电机+滚珠丝杠)和直线电机的优缺点，分析直线电机的结构和原理并建立其d．q轴模型，然后运用矢量控制方法，将其简化得到等效直流电机模型。2．根据摩擦基本原理给出各种摩擦力模型及其数学表达式，并分析摩擦补偿的几种基本方法。3．分别选择传统控制PID+DOB(扰动观测器)以及滑模变结构控制两种控制策略，并对其进行详细分析和具体计算，将其应用到直线电机控制系统。4．利用MATLAB软件对建立的控制系统模型进行仿真实验研究，以验证所提方法的有效性以及所能达到的效果。关键字：直线电机；PID控制；扰动观测器(DOB)；摩擦；滑模控制Res

3、earchontheAnalysisandCompensationofFrictionoftheLinearMotorServerSystemAbstractAlongwiththeever·increasingdemandoftheproductswithhigherperformance，betterquality，andshortermanufacturingcycle，itisveryimportantthatthemodemmanufacturingequipmenthasabetterservoperformanceforhi吐一spe

4、ed，hi班accelerationandhigh．precision．Hi曲speedandhigllaccelerationmovementisthebaseof位m曲productivity,whilemehighprecisionistheassuranceofquality．IntheBGA(BallGridArray)encapsulationdevicewhichtakeslinearmotorasadrive，thenonlinearfrictionofthemotorandguidebringsdeadzoneandnonline

5、arofthecontrolsystem，consequentlyreducesthepositionresolutionandrepeatability,aswellasjumpinessandcrawlwhilethesystemisunderlowspeed．Frictiondisturbanceisoneofthemainfactorswhichdepresstheservoperformanceofthesystem．0nthepurposeofhowtodepresstheinfluenceofnonlinearfrictiononth

6、esystemprecision，themaincontentofthispaperincludes：1．Bvthecomparisonofthetraditionallinearfeedorganandlinearmotor,thelateristakenasthedriveofthissystemand，itsd-qmodelisestablishedaswell．Thenbythemethodofvectorcontrol，anequivalentDCmotormodelisestablished．2．Accordingtothebasicp

7、rinciplesoffriction，severalkindsoffrictionmodelsandtheirmathematicalexpressionsarepresentedand，kindsofbasicfrictioncompensationmethodsareanalyzed．3．PID+DOB(DisturbanceObserver)controlsystemandSlidingModelcontrolsystemaredetailedanalyzedandappliedtothecontrolsystemofthelinearmo

8、torinBGAencapsulationdevice．4．ByusingMATLABsoftware．asimulati