高速进给的自适应滑模控制器设计.pdf

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1、高速进给的自适应滑模控制器设计赵博，吴波(华南理工大学材料科学与工程学院，广东广州510663)AdaptiveSlidingModeControllerDesignforHigh——speedDrivesZHAOBo，WUBo(SchoolofMaterialsScienceandEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510663，China)摘要：数控技术的发展要求伺服进给系统具有0引言高带宽、强的扰动抑制能力和鲁棒性，以取得高精度的轨迹跟

2、踪性能。设计了一种具有鲁棒性的自适应随着高精度复杂型面零件数控加工的不断增滑模控制器，利用一阶共振陷波滤波器抑制系统的长，零件轮廓精度已成为CNC系统的一个重要精共振，同时在控制环中加入摩擦前馈补偿，提高进给度指标。数控技术的发展对伺服进给系统的快速性运动反向时的精度。最后通过实验和仿真比较了各和精度提出了很高的要求，以取得较小的跟随误差，种控制策略的优劣，验证了提出的带有摩擦力前馈进而取得高的轮廓运动精度。通常数控系统的位置补偿和陷波滤波器的滑模控制策略不仅可以获得高闭环控制采用常规P或PD控制算法，靠提高增益

3、精度的加工轨迹，而且具有良好的抗干扰性和鲁棒来拓宽频响带宽，这可能导致激励系统的非建模特性。性，甚至系统的振荡，因而在实际应用中受到很大的关键词：精度跟踪；滑模控制；自适应；摩擦前馈限制，无法满足快速跟踪指令信号的要求。伺服系补偿统输入输出之间具有传递时延和惯性，而常规控制中图分类号：TP273；TP391器仅使用当前和以前的控制输入信号，这使得控制文献标识码：A输人不能立即在输出表现出来，从而产生跟随误差。文章编号：1001—2257(2012)01—0057—04因此提出一种包含自适应滑模控制，摩擦前馈Abs

4、tract：ThedevelopmentofCNCtechnique补偿和陷波滤波器的控制器来获得高速进给下的精requiresservofeedsystemwithhighbandwideand确进给运动。Robust．Oneadaptiveslidingmodecontrollershave1滑模控制器设计beendesigned．Notchfilteringofthefirstresonantmodeisalsoinvestigatedasapracticalalternative自适应滑模近代制器的控制结

5、构框图如图1所toactivevibrationcontro1．Feedforwardfriction示。自适应滑模控制具有固有的前馈和积分控制环compensationhasbeenadded，toimprovethecon—节，因此可以获得稳定的和高质量的轮廓轨迹跟踪touringperformanceatcirculararcquadrantsand性能。一阶共振模态的陷波滤波器来作为抑制伺服sharpcorners．Theproposedcontroltechniques系统共振的一种实际可行的控制方法。

6、havebeenvalidatedinsimulationsandhighspeed滑模控制的最初的观点是由Utkin提出的Ⅲ，trackingandcontouringexperiments．在滑动面附近需要不停变换位置的一种不连续控制Keywords：accuratetrackingcontroller；slidingJ孽I察1i懒力{一荨甄-画一一⋯～modecontrol；adaptive；feedforwardfrictioncom—pensation收稿日期：2011—0g—O8图1自适应滑模控制器《

7、机械与电子32012(1)·57·算法，是～种应用于线性与非线性系统的鲁棒控制阻尼比一1．0。方法，对于线性控制对象，其非线性表现为控制的不Idl一-2e一}D一cos(CODT=)⋯连续性；对于非线性系统对象，则包括对象的非线性【d2一e-2~：o动力学模型和控制的不连续性两方面。由于变结构系统中的滑动模态具有不变性，即它和系统的摄动3摩擦前馈补偿性与外界干扰无关。自适应滑模变结构控制是滑模尽管滑模控制器有一个固有干扰适配和消除功变结构控制与自适应控制的有机结合，是一种解决能，但是其干扰估计并不是瞬态的，不能有

8、效消除摩参数不确定或时变参数系统控制问题的一种新型控擦瞬变时的影响。而采用用滑模变结构控制结合摩制策略_2]。中滑模控制算法可以采用下面的线性结擦前馈补偿的控制策略可以有效地降低工作台的位构：置跟踪误差，进而可以极大地改善低速情况下工作一直c氅·筹卺畿，台的爬行。在高速成形加工中，围绕转角和圆弧扇形，这些其中，和分别为滚珠螺杆的参考和测量角滞后会导致加工精度差。当进给轴速