Maxwell电磁力驱动快速刀具伺服系统轨迹跟踪控制

作     者：夏薇 朱紫辉 陈栎 朱利民 朱志伟 XIA Wei;ZHU Zihui;CHEN Li;ZHU Limin;ZHU Zhiwei

作者机构：南京理工大学机械工程学院南京210094 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 

基　　金：国家自然科学基金联合基金重点(U2013211) 中央高校基本科研业务费专项资金(30921013102)资助项目 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2022年第58卷第3期

页      码：259-265页

摘      要：Maxwell电磁力驱动避免了压电驱动器行程小和音圈电动机驱动力不足的固有缺点,在快速刀具伺服(fast tool servo,FTS)系统中极具应用前景。针对Maxwell电磁力驱动FTS系统的高性能轨迹跟踪问题,提出以阻尼控制改善被控对象基本动力学特性,再基于频域整形方法优化设计高增益PID控制器,实现FTS的高带宽控制。为降低阻尼控制系统名义模型阶次,提出以比例增益近似替代阻尼控制系统传递模型,并结合扰动观测器对前馈增益未建模部分进行估计与主动补偿。以所设计的一种Maxwell电磁力驱动FTS为对象,借助扫频激励辨识了系统名义模型,并据此设计了各控制器参数。试验测试结果表明:所设计的阻尼控制器可以有效抑制系统谐振并提高PID控制系统带宽,基于扰动观测的前馈补偿器的引入可大幅降低轨迹跟踪误差。最终对25μm幅值、25 Hz频率的谐波轨迹跟踪获得了±0.16μm的误差。

主 题 词：快速刀具伺服 Maxwell电磁力 阻尼控制 PID控制 扰动观测器 

学科分类：08[工学] 080203[080203] 0802[工学-机械学] 0811[工学-水利类] 080201[080201] 

核心收录：

D　O　I：10.3901/JME.2022.03.259

馆 藏 号：203108574...