基于实时位置补偿直接驱动xy平台轮廓控制

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1、基于实时位置补偿直接驱动XY平台轮廓控制王丽梅，李兵(沈阳工业大学电气工程学院，沈阳110870)摘要:永磁直线同步电机驱动XY平台系统在跟踪自由曲线时轮廓精度会受轨迹时变性的影响，系统中存在的周期性扰动也会降低轮廓加工精度．针对上述问题，采用适用于多轴非线性轮廓控制的实时轮廓误差计算算法，建立可用于自由曲线跟踪的XY平台的实时轮廓误差模型．利用实时位置补偿与交叉耦合控制相结合的控制方法减小轮廓误差．单轴系统采用IP(积分比例)控制与速度前馈控制相结合的复合控制器．理论推导与仿真结果表明，该方案能够有效地提高系统的轮廓精度，同时能较好地抑制系统周期性扰动的影响．关键词:永磁直线电动机;直接驱

2、动XY平台;轮廓误差控制;实时位置补偿;IP控制;交叉耦合控制;鲁棒性;轮廓精度中图分类号:TM351文献标志码:AContourcontrolfordirectdriveXYtablebaseonreal-timepositioncompensationWANGLi-mei，LIBing(SchoolofElectricalEngineering，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110870，China)Abstract:Thetimevariationoffree-formcontourfollowingtaskwillinfluenceth

3、econtouraccuracyofdirectdriveXYtabledrivenbypermanentmagnetlinearsynchronousmotor．Theperiodicdisturbancesofthesystemcanalsoreducethecontourmachiningprecision．Therealtimecontourerrorcalculationalgorithmapplicableformulti-axisnonlinearcontourcontrolwasadoptedtosolvetheaboveproblems．Therealtimecontour

4、errormodelofXYtableforfree-formcontourfollowingtaskwasbuilt．Thepositionerrorcompensator(PEC)andthecross-coupledcontrolwerecombinedtoreducethecontourerror．AcompoundcontrollercombiningtheIP(proportion-integration)controlwithspeedfeed-forwardcontrolwasusedforthesingleaxissystem．Thetheoreticalanalysisa

5、ndsimulationresultsshowthatthepresentschemecanimprovethecontouraccuracyofthesystemeffectivelyandsuppresstheperiodicdisturbancesofthesystempreferably．Keywords:permanentmagnetlinearsynchronousmotor;directdriveXYtable;contourerrorcontrol;realtimepositioncompensation;IPcontrol;cross-coupledcontrol;robu

6、stness;contourprecision廓误差［2－4］，但此类方法不并能解决双轴不匹配对轮廓精度的影响．Koren提出交叉耦合控制(Cross-coupledControl，CCC)方法减小轮廓误差，其分析与设计都限制于使用线性的轮廓误差，在自由态轨迹的轮廓控制中，虽然采用了CCC结构，但也不能有效地减小轮廓误差［5－6］;Tomizuka、Chiu数控机床正在向精密、高速、复合化的方向发展，轮廓精度已成为多轴进给系统的重要指标之一［1］．就XY直线平台系统而言，轮廓加工轨迹是XY轴协调运动的合成结果，轮廓精度是各单轴精度和双轴联动精度的综合．为提高轮廓加工精度，研究人员通过提高单轴

7、跟踪控制来减小系统的轮收稿日期:2010－05－27．在连续轨迹控制系统中，XY双坐标轴控制是运动控制系统中要求最高的位置控制，不仅对单个轴的运动速度和精度控制有严格要求，而且在双轴联动时，还要求各移动轴有很好的动态配合，所以单轴跟踪误差与轨迹轮廓误差对轮廓加工精度有较大的影响．通常，轮廓误差分为线性轨迹轮廓误差、圆弧轨迹轮廓误差和自由轨迹轮廓误差3类．线性轨迹轮廓误差定义为输出位置到线性轨迹的最短距离，如图