CN111386029A - 一种双驱运动平台高精度同步控制方法及*** - Google Patents

一种双驱运动平台高精度同步控制方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种双驱运动平台高精度同步控制方法及***。该方法包括：根据双驱直线电机***和牛顿第二定律，确定双驱直线电机模型；根据所述双驱直线电机模型，得到双驱直线电机状态方程；根据所述双驱直线电机模型和所述双驱直线电机状态方程，采用交叉耦合控制思想，设计双驱直线电机***的低复杂度交叉耦合同步控制器；获取预设性能要求；根据所述预设性能要求，调整所述低复杂度交叉耦合同步控制器的参数。本发明不仅能够实现目前高速高精度贴片机领域的双驱直线电机同步控制，还能够解决由于***模型复杂、参数变化和外部扰动等不确定性带来的控制难度大、精度低等问题。

Description

一种双驱运动平台高精度同步控制方法及***
技术领域
本发明涉及双驱运动平台同步控制领域，特别是涉及一种双驱运动平台高精度同步控制方法及***。
背景技术
目前，在一些高速高精度贴片机领域，直线电机由于其直接和负载相连，取消了机械传动装置，根本上消除了机械传动带来的各种复杂问题而得到广泛应用。贴片机的机械架构又有单边驱动型和双边驱动型两种，单边驱动型中每个轴的运动由单个电机驱动，双边驱动型中的最大负载轴由两个并行的电机共同驱动。单边驱动型由于其结构特性，无驱动侧的运动会发生滞后，严重时会引起负载震荡，这会对贴片机的贴装效果造成较大的影响。双边驱动型可以产生更大的推力，更快的响应速度，以及优良的运动特性。因此，在高速高精度贴片机领域双边驱动型架构的应用更为广泛。
双驱直线电机***中，尽管两侧具有相同的驱动机构，但是由于负载变化、运动，机械组件变化等原因会使得两侧电机之间存在同步误差。不仅单个电机的跟踪误差会影响贴片机的贴装效果，两侧电机的同步误差也会影响贴装效果，甚至同步误差过大会导致电机过电流保护而停止工作。因此，由于高速高精度贴片机领域需求的增加，针对双驱直线电机***设计简单高效的控制方法是一个值得深入探讨的实际问题。控制器越简单，控制频宽越高，跟踪误差和同步误差越小，高速高精度的效果越好。总结现有的双边驱动直线电机***的控制方法，主要存在以下的不足：
一、控制器结构复杂且没有较好的鲁棒性。现有的控制方法中，针对模型中的参数变化、外部扰动等不确定性都是在一定的假定条件下做近似处理，这易使得控制器的鲁棒性较差。实际应用中，***中负载变化、运动，机械组件的变化都会导致控制器中的某些发生改变，需要重新辨识才可以获得精准的控制器，否则会影响控制精度。
二、不能先验确定***的稳态性能和瞬态性能。现有的结果中，大部分控制器可以保证***误差收敛到一个残差集中，但是残差集的大小取决于控制器中的设计参数和模型中的一些未知有界项，所以***的稳态性能无法先验确定。并且，这些控制器也无法先验确定***瞬态性能。而在实际应用中***的稳态性能和瞬态性能与***的物理特性、安全保障息息相关。
三、控制器依赖于参考轨迹的数学描述及其导数。在大部分现有的控制器的实现中，不仅需要参考轨迹的数学表达式，而且还需要参考轨迹的高阶导数。但是在贴片机的贴装过程中，***只能实时获取一些离散的目标位置，这给控制器的应用带来很大的困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种双驱运动平台高精度同步控制方法及***，不仅能够实现目前高速高精度贴片机领域的双驱直线电机同步控制，还能够解决由于***模型复杂、参数变化和外部扰动等不确定性带来的控制难度大、精度低等问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种双驱运动平台高精度同步控制方法，包括：
根据双驱直线电机***和牛顿第二定律，确定双驱直线电机模型；
根据所述双驱直线电机模型，得到双驱直线电机状态方程；
根据所述双驱直线电机模型和所述双驱直线电机状态方程，采用交叉耦合控制思想，设计双驱直线电机***的低复杂度交叉耦合同步控制器；
获取预设性能要求；
根据所述预设性能要求，调整所述低复杂度交叉耦合同步控制器的参数。
可选的，所述根据双驱直线电机***和牛顿第二定律，确定双驱直线电机模型，具体包括：
根据双驱直线电机***和牛顿第二定律，确定双驱直线电机模型：
Figure BDA0002387995710000021
其中，
Figure BDA0002387995710000031
是速度向量，
Figure BDA0002387995710000032
是加速度向量，M是2×2惯性对角矩阵，B是2×2粘滞摩擦系数对角矩阵；
Figure BDA0002387995710000033
是2×1库伦摩擦力向量，u是2×1控制输入向量，d是2×1的双驱直线电机***不确定性向量。
可选的，所述根据所述双驱直线电机模型，得到双驱直线电机状态方程，具体包括：
根据所述双驱直线电机模型，得到双驱直线电机状态方程：
Figure BDA0002387995710000034
Figure BDA0002387995710000035
y＝x1；
其中，x1和x2分别为状态变量。
可选的，所述根据所述双驱直线电机模型和所述双驱直线电机状态方程，采用交叉耦合控制思想，设计双驱直线电机***的低复杂度交叉耦合同步控制器，具体包括：
根据所述双驱直线电机模型和所述双驱直线电机状态方程，采用交叉耦合控制思想，确定双驱直线电机***综合误差；
根据所述双驱直线电机***综合误差，构造性能函数；
根据所述性能函数，设计双驱直线电机***的低复杂度交叉耦合同步控制器。
一种双驱运动平台高精度同步控制***，包括：
双驱直线电机模型确定模块，用于根据双驱直线电机***和牛顿第二定律，确定双驱直线电机模型；
双驱直线电机状态方程确定模块，用于根据所述双驱直线电机模型，得到双驱直线电机状态方程；
控制器设计模块，用于根据所述双驱直线电机模型和所述双驱直线电机状态方程，采用交叉耦合控制思想，设计双驱直线电机***的低复杂度交叉耦合同步控制器；
性能要求获取模块，用于获取预设性能要求；
控制器参数调整模块，用于根据所述预设性能要求，调整所述低复杂度交叉耦合同步控制器的参数。
可选的，所述双驱直线电机模型确定模块，具体包括：
双驱直线电机模型确定单元，用于根据双驱直线电机***和牛顿第二定律，确定双驱直线电机模型：
Figure BDA0002387995710000041
其中，
Figure BDA0002387995710000042
是速度向量，
Figure BDA0002387995710000043
是加速度向量，M是2×2惯性对角矩阵，B是2×2粘滞摩擦系数对角矩阵；
Figure BDA0002387995710000044
是2×1库伦摩擦力向量，u是2×1控制输入向量，d是2×1的双驱直线电机***不确定性向量。
可选的，所述双驱直线电机状态方程确定模块，具体包括：
双驱直线电机状态方程确定单元，用于根据所述双驱直线电机模型，得到双驱直线电机状态方程：
Figure BDA0002387995710000045
Figure BDA0002387995710000046
y＝x1；
其中，x1和x2分别为状态变量。
可选的，所述控制器设计模块，具体包括：
综合误差确定单元，用于根据所述双驱直线电机模型和所述双驱直线电机状态方程，采用交叉耦合控制思想，确定双驱直线电机***综合误差；
性能函数构造单元，用于根据所述双驱直线电机***综合误差，构造性能函数；
控制器设计单元，用于根据所述性能函数，设计双驱直线电机***的低复杂度交叉耦合同步控制器。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提出一种双驱运动平台高精度同步控制方法及***，解决了现有的高速高精度贴片机中双驱直线电机***控制方案设计中控制器复杂、控制精度不高、无法预先设定控制效果的问题。根据牛顿第二定律，考虑到***中存在的粘性摩擦力、库伦摩擦力、外部扰动和模型误差等不确定性，建立双驱直线电机***的模型；同时，根据交叉耦合控制的思想确定***的综合误差，设计低复杂度的交叉耦合同步控制器，以保证在模型误差、参数变化和外部扰动等不确定性存在的情况下，***能够实现高速高精度的同步控制，并且***的综合误差可以满足预设性能。并在双驱直线电机平台上进行实验，验证了所提出控制器方法的有效性，达到实现高速高精度同步控制的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明双驱运动平台高精度同步控制方法流程图；
图2是本发明涉及的双驱直线电机***的机理模型图；
图3是实例1涉及的双驱直线电机实验平台实物图；
图4是实例1涉及的直线电机位移随时间的响应曲线；
图5是实例1涉及的直线电机综合误差随时间的响应曲线；
图6是实例1涉及的直线电机同步误差随时间的响应曲线；
图7是实例1涉及的直线电机控制信号的响应曲线；
图8是本发明双驱运动平台高精度同步控制***结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种双驱运动平台高精度同步控制方法及***，不仅能够实现目前高速高精度贴片机领域的双驱直线电机同步控制，还能够解决由于***模型复杂、参数变化和外部扰动等不确定性带来的控制难度大、精度低等问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
图1是本发明双驱运动平台高精度同步控制方法流程图。如图1所示，一种双驱运动平台高精度同步控制方法包括：
步骤101：根据双驱直线电机***和牛顿第二定律，确定双驱直线电机模型，具体包括：
根据双驱直线电机***和牛顿第二定律，确定双驱直线电机模型：
Figure BDA0002387995710000061
其中，
Figure BDA0002387995710000062
是速度向量，
Figure BDA0002387995710000063
是加速度向量，M是2×2惯性对角矩阵，B是2×2粘滞摩擦系数对角矩阵；
Figure BDA0002387995710000064
是2×1库伦摩擦力向量，u是2×1控制输入向量，d是2×1的双驱直线电机***不确定性向量。q＝[y1(t),y2(t)]T，
Figure BDA0002387995710000065
Figure BDA0002387995710000066
M＝diag[M1,M2]，B＝diag[B1,B2]，
Figure BDA0002387995710000067
u＝[u1,u2]T，d＝[d1,d2]T。双驱直线电机***不确定性向量包括模型误差、参数变化和外部扰动等。
Figure BDA0002387995710000068
常用光滑的摩擦力模型来近似表示库伦摩擦力，即
Figure BDA0002387995710000069
A＝diag[A1,A2]T是2×2库伦摩擦力系数对角矩阵，
Figure BDA00023879957100000610
Sc1(·)和Sc2(·)是用于近似表示符号函数的光滑函数，qd＝[y1d,y2d]T用来表示直线电机的参考位置。
步骤102：根据所述双驱直线电机模型，得到双驱直线电机状态方程。
上述步骤也可以成为改写双驱直线电机***的状态方程。定义状态变量x1＝q＝[x1,1,x1,2]T，x2＝q＝[x2,1,x2,2]T，x1和x2分别为状态变量，将式(1)表示的双驱直线电机模型改写为双驱直线电机状态方程：
Figure BDA0002387995710000071
Figure BDA0002387995710000072
y＝x1 (2)。
步骤103：根据所述双驱直线电机模型和所述双驱直线电机状态方程，采用交叉耦合控制思想，设计双驱直线电机***的低复杂度交叉耦合同步控制器，具体包括：
根据所述双驱直线电机模型和所述双驱直线电机状态方程，采用交叉耦合控制思想，确定双驱直线电机***综合误差。
根据所述双驱直线电机***综合误差，构造性能函数。
根据所述性能函数，设计双驱直线电机***的低复杂度交叉耦合同步控制器。
步骤104：获取预设性能要求。
步骤105：根据所述预设性能要求，调整所述低复杂度交叉耦合同步控制器的参数。
调节控制器中的参数ki,j，
Figure BDA0002387995710000073
μi,j和β，i,j＝1,2，使双驱直线电机***实现较好的同步控制效果，即***的跟踪误差和同步误差都尽可能的小，满足预设的性能要求，并且双直线电机可以稳定且精准地跟踪参考轨迹。
图2是本发明涉及的双驱直线电机***的机理模型图。如图2所示，工作平台有X和Y两个轴，箭头Y表示Y轴的正方向，该研究平台中Y轴又分别有Y1和Y2两个直线电机，该研究的内容便是Y1和Y2两个直线电机的同步控制问题。X轴是平台中的连接于Y1和Y2之上的另一个直线电机，不在本专利研究的范围之内，图示中的标注仅是为了说明该平台结构。可见图3中的实物图。
实施例2：
与实施例1不同的是，本实施例的双驱运动平台高精度同步控制方法，步骤103所述确定***综合误差的过程为，定义跟踪误差为e＝[e1,e2]T，定义同步误差为ε＝[ε1,ε2]T，定义综合误差为z1＝[z1,1,z1,2]T，其具体表达式为：
e＝x1-x1d (3)
ε1＝e1-e2,ε2＝e2-e1 (4)
z1＝e+βε (5)
其中，x1d＝qd，β是一个正的交叉耦合参数。
实施例3：
与实施例1或2不同的是，本实施例的双驱运动平台高精度同步控制方法，步骤103所述构造预设性能函数的过程为，构造如下预设性能函数，表示双驱直线电机***的状态误差的稳态性能和瞬态性能要满足的先验条件：
Figure BDA0002387995710000081
其中
Figure BDA0002387995710000082
μi,j＞0。
Figure BDA0002387995710000083
和μi,j＞0分别表示***状态误差的最大初值约束、最大稳态误差和最小收敛速率。
Figure BDA0002387995710000084
的参数选择要满足以下条件：
Figure BDA0002387995710000085
其中zi,j(0)是综合误差的初始值。
实施例4：
与实施例3不同的是，本实施例的双驱运动平台高精度同步控制方法，步骤103所述低复杂度交叉耦合同步控制器的设计过程为：
(1)设计中间控制器a。针对式(1)和(2)所描述的双驱直线电机模型，设计中间控制器a＝[a1,a2]T有如下形式：
a＝-k1P1 (8)
其中k1＝diag[k1,1,k1,2]是控制增益矩阵，k1,1＞0，k1,2＞0是正的控制增益系数；P1＝[P1,1,P1,2]T是式(8)中的变量，满足：
Figure BDA0002387995710000086
(2)设计最终模型输出控制器u。首先定义中间控制误差z2＝[z2,1,z2,2]T有如下形式：
z2＝x2-a (10)
针对式(1)和(2)所描述的双驱直线电机模型，设计最终模型输出控制器u＝[u1,u2]T有如下形式：
u＝-k2P2 (11)
其中k2＝diag[k2,1,k2,2]控制增益矩阵，k2,1＞0，k2,2＞0是正的控制增益系数；P2＝[P2,1,P2,2]T是式(11)中的变量，满足：
Figure BDA0002387995710000091
实施例5：
与实施例4不同的是，本实施例的双驱运动平台高精度同步控制方法，步骤103所述***综合误差满足预设性能的过程为：
定义归一化误差状态向量ξ＝[ξ1,1,ξ1,2,ξ2,1,ξ2,2]T，其中
Figure BDA0002387995710000092
对归一化误差ξ求导得到
Figure BDA0002387995710000093
其中
Figure BDA0002387995710000094
Figure BDA0002387995710000095
Figure BDA0002387995710000096
Figure BDA0002387995710000097
其中
Figure BDA0002387995710000098
定义开集Ωξ
Figure BDA0002387995710000099
由式(7)和式(13)可得-1＜ξi,j(0)＜1，所以ξ(0)∈Ωξ，同时，由于
(1)双驱直线电机模型(1)和(2)中非线性部分满足局部利普西斯条件；
(2)参考轨迹qd的连续平滑性及其导数有界性；
(3)提出的中间控制器a和控制信号u的连续平滑性。
可以得到ξ(t)在时间[0,τmax)上的解具有存在性和唯一性，并且满足
Figure BDA0002387995710000101
实施例6：
与实施例1不同的是，本实施例的双驱运动平台高精度同步控制方法，步骤105所述使得双驱直线电机的跟踪误差和同步误差都尽可能小，并且可以精准跟踪参考轨迹的过程为：
(1)定义一个李雅普诺夫函数：
Figure BDA0002387995710000102
定义χ1＝[χ1,1,χ1,2]T，其中
Figure BDA0002387995710000103
定义κ＝[κ1,κ2]T，其中κj＝ξ2,jρ2,j，j＝1,2。
对V1进行求导得到：
Figure BDA0002387995710000104
其中
Figure BDA0002387995710000105
由式(19)，
Figure BDA0002387995710000106
的有界性，
Figure BDA0002387995710000107
的有界性和θ1,j＞0，k1,j＞0，j＝1,2可得
Figure BDA0002387995710000108
其中
Figure BDA0002387995710000109
Γ1＝[Γ1，1,Γ1，2]T是2×1的向量，并且
Figure BDA00023879957100001010
Figure BDA00023879957100001011
k 1＝min{k1，1，k1，2}。
由式(21)可得，当
Figure BDA00023879957100001012
时，
Figure BDA00023879957100001013
所以有
Figure BDA0002387995710000111
由式(22)可知，中间控制信号a及其导数
Figure BDA0002387995710000112
在时间段[0,τmax)内是有界的。
(2)定义一个李雅普诺夫函数：
Figure BDA0002387995710000113
定义χ2＝[χ2,1,χ2,2]T，其中
Figure BDA0002387995710000114
对V2进行求导得到：
Figure BDA0002387995710000115
其中
Figure BDA0002387995710000116
由式(19)，
Figure BDA0002387995710000117
的有界性，
Figure BDA0002387995710000118
的有界性，k1,j＞0可得
Figure BDA0002387995710000119
其中Γ2＝-M-1Bx2-M-1Fc(x2)+M-1d-χ2，即
Figure BDA00023879957100001110
Figure BDA00023879957100001111
k 2＝min{k2，1，k2，2}。
由式(24)可得，当
Figure BDA00023879957100001112
时，
Figure BDA00023879957100001113
并且有
Figure BDA00023879957100001114
由式(25)可知，控制输出u在时间段[0,τmax)内是有界的。
实施例7：
与实施例6不同的是，本实施例的双驱运动平台高精度同步控制方法，步骤四所述使得双驱直线电机的跟踪误差和同步误差都尽可能小，并且可以稳定跟踪参考轨迹的过程为：
由式(9)，(12)，(13)和(19)得，
Figure BDA0002387995710000121
也就是
Figure BDA0002387995710000122
其中
Figure BDA0002387995710000123
是一个非空的紧凑集，并且
Figure BDA0002387995710000124
假设τmax＜∞，所以存在一个时间点t′∈[0,τmax]使得
Figure BDA0002387995710000125
显然与上述结果矛盾。因此τmax＝∞。***中所有闭环信号都是有界的，并且
Figure BDA0002387995710000126
上述说明表示双驱运动平台可以稳定跟踪参考轨迹。
实施例8：
图3中所示的双驱直线电机***实验平台中，惯性系数分别为M1＝0.3125(V/m/s2)，M2＝0.3125(V/m/s2)；粘滞摩擦系数分别为B1＝0.6(V/m/s)，B2＝0.6(V/m/s)；库伦摩擦系数分别为A1＝0.145(V)，A2＝0.145(V)；库伦摩擦力近似模型为
Figure BDA0002387995710000127
控制器参数选取：***初始状态下电机初值为x1,1＝0，x1,2＝0；预设性能参数选取为
Figure BDA0002387995710000128
μ1,1＝2，
Figure BDA0002387995710000129
μ1,2＝2，
Figure BDA00023879957100001210
μ2,1＝2，
Figure BDA00023879957100001211
μ2,2＝2；控制器增益参数选取为k1,1＝8000，k1,2＝15，k2,1＝8000，k2,2＝15。
低复杂度交叉耦合同步控制器作用效果：
选取***的参考轨迹为x1d,1＝10sin(π/2×t)，x1d,2＝10sin(π/2×t)，其中10mm是幅值。
图4是实例1涉及的直线电机位移随时间的响应曲线。
图5是实例1涉及的直线电机综合误差随时间的响应曲线。与传统PID方法对比，可知本设计的方法既能取得更佳的效果，又能满足设计的预设性能。
图6是实例1涉及的直线电机同步误差随时间的响应曲线。与传统PID方法对比，可知本设计的同步控制方法能实现更佳的同步效果。
图7是实例1涉及的直线电机控制信号的响应曲线。与传统PID方法对比，可知本设计的同步控制方法控制信号震荡更小。
实施例9：
对应于实施例1的方法，本发明还提供一种双驱运动平台高精度同步控制***。图8是本发明双驱运动平台高精度同步控制***结构图。如图8所示，一种双驱运动平台高精度同步控制***包括：
双驱直线电机模型确定模块201，用于根据双驱直线电机***和牛顿第二定律，确定双驱直线电机模型。
双驱直线电机状态方程确定模块202，用于根据所述双驱直线电机模型，得到双驱直线电机状态方程。
控制器设计模块203，用于根据所述双驱直线电机模型和所述双驱直线电机状态方程，采用交叉耦合控制思想，设计双驱直线电机***的低复杂度交叉耦合同步控制器。
性能要求获取模块204，用于获取预设性能要求。
控制器参数调整模块205，用于根据所述预设性能要求，调整所述低复杂度交叉耦合同步控制器的参数。
所述双驱直线电机模型确定模块201，具体包括：
双驱直线电机模型确定单元，用于根据双驱直线电机***和牛顿第二定律，确定双驱直线电机模型：
Figure BDA0002387995710000131
其中，
Figure BDA0002387995710000132
是速度向量，
Figure BDA0002387995710000133
是加速度向量，M是2×2惯性对角矩阵，B是2×2粘滞摩擦系数对角矩阵；
Figure BDA0002387995710000134
是2×1库伦摩擦力向量，u是2×1控制输入向量，d是2×1的双驱直线电机***不确定性向量。
所述双驱直线电机状态方程确定模块202，具体包括：
双驱直线电机状态方程确定单元，用于根据所述双驱直线电机模型，得到双驱直线电机状态方程：
Figure BDA0002387995710000141
Figure BDA0002387995710000142
y＝x1；
其中，x1和x2分别为状态变量。
所述控制器设计模块203，具体包括：
综合误差确定单元，用于根据所述双驱直线电机模型和所述双驱直线电机状态方程，采用交叉耦合控制思想，确定双驱直线电机***综合误差。
性能函数构造单元，用于根据所述双驱直线电机***综合误差，构造性能函数。
控制器设计单元，用于根据所述性能函数，设计双驱直线电机***的低复杂度交叉耦合同步控制器。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种双驱运动平台高精度同步控制方法，其特征在于，包括：
根据双驱直线电机***和牛顿第二定律，确定双驱直线电机模型；
根据所述双驱直线电机模型，得到双驱直线电机状态方程；
根据所述双驱直线电机模型和所述双驱直线电机状态方程，采用交叉耦合控制思想，设计双驱直线电机***的低复杂度交叉耦合同步控制器；
获取预设性能要求；
根据所述预设性能要求，调整所述低复杂度交叉耦合同步控制器的参数。
2.根据权利要求1所述的双驱运动平台高精度同步控制方法，其特征在于，所述根据双驱直线电机***和牛顿第二定律，确定双驱直线电机模型，具体包括：
根据双驱直线电机***和牛顿第二定律，确定双驱直线电机模型：
Figure FDA0002387995700000011
其中，
Figure FDA0002387995700000012
是速度向量，
Figure FDA0002387995700000013
是加速度向量，M是2×2惯性对角矩阵，B是2×2粘滞摩擦系数对角矩阵；
Figure FDA0002387995700000014
是2×1库伦摩擦力向量，u是2×1控制输入向量，d是2×1的双驱直线电机***不确定性向量。
3.根据权利要求2所述的双驱运动平台高精度同步控制方法，其特征在于，所述根据所述双驱直线电机模型，得到双驱直线电机状态方程，具体包括：
根据所述双驱直线电机模型，得到双驱直线电机状态方程：
Figure FDA0002387995700000015
Figure FDA0002387995700000016
y＝x1；
其中，x1和x2分别为状态变量。
4.根据权利要求1所述的双驱运动平台高精度同步控制方法，其特征在于，所述根据所述双驱直线电机模型和所述双驱直线电机状态方程，采用交叉耦合控制思想，设计双驱直线电机***的低复杂度交叉耦合同步控制器，具体包括：
根据所述双驱直线电机模型和所述双驱直线电机状态方程，采用交叉耦合控制思想，确定双驱直线电机***综合误差；
根据所述双驱直线电机***综合误差，构造性能函数；
根据所述性能函数，设计双驱直线电机***的低复杂度交叉耦合同步控制器。
5.一种双驱运动平台高精度同步控制***，其特征在于，包括：
双驱直线电机模型确定模块，用于根据双驱直线电机***和牛顿第二定律，确定双驱直线电机模型；
双驱直线电机状态方程确定模块，用于根据所述双驱直线电机模型，得到双驱直线电机状态方程；
控制器设计模块，用于根据所述双驱直线电机模型和所述双驱直线电机状态方程，采用交叉耦合控制思想，设计双驱直线电机***的低复杂度交叉耦合同步控制器；
性能要求获取模块，用于获取预设性能要求；
控制器参数调整模块，用于根据所述预设性能要求，调整所述低复杂度交叉耦合同步控制器的参数。
6.根据权利要求5所述的双驱运动平台高精度同步控制***，其特征在于，所述双驱直线电机模型确定模块，具体包括：
双驱直线电机模型确定单元，用于根据双驱直线电机***和牛顿第二定律，确定双驱直线电机模型：
Figure FDA0002387995700000021
其中，
Figure FDA0002387995700000022
是速度向量，
Figure FDA0002387995700000023
是加速度向量，M是2×2惯性对角矩阵，B是2×2粘滞摩擦系数对角矩阵；
Figure FDA0002387995700000024
是2×1库伦摩擦力向量，u是2×1控制输入向量，d是2×1的双驱直线电机***不确定性向量。
7.根据权利要求6所述的双驱运动平台高精度同步控制***，其特征在于，所述双驱直线电机状态方程确定模块，具体包括：
双驱直线电机状态方程确定单元，用于根据所述双驱直线电机模型，得到双驱直线电机状态方程：
Figure FDA0002387995700000031
Figure FDA0002387995700000032
y＝x1；
其中，x1和x2分别为状态变量。
8.根据权利要求5所述的双驱运动平台高精度同步控制***，其特征在于，所述控制器设计模块，具体包括：
综合误差确定单元，用于根据所述双驱直线电机模型和所述双驱直线电机状态方程，采用交叉耦合控制思想，确定双驱直线电机***综合误差；
性能函数构造单元，用于根据所述双驱直线电机***综合误差，构造性能函数；
控制器设计单元，用于根据所述性能函数，设计双驱直线电机***的低复杂度交叉耦合同步控制器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112147942A (zh) * 2020-10-26 2020-12-29 西安工业大学 基于fpga+dsp的双运动平台同步控制***及控制方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101977014A (zh) * 2010-11-28 2011-02-16 沈阳工业大学 直线电机伺服***能耗-时间最优控制方法及所建立***
CN104184379A (zh) * 2014-08-11 2014-12-03 南京理工大学 一种直驱电机***的自调节误差符号积分鲁棒控制方法
JP2015079823A (ja) * 2013-10-16 2015-04-23 キヤノン株式会社 リソグラフィ装置、電力供給方法、および物品の製造方法
CN104614984A (zh) * 2014-11-20 2015-05-13 南京理工大学 一种电机位置伺服***的高精度控制方法
US20150303837A1 (en) * 2014-04-21 2015-10-22 Ford Global Technologies, Llc Controlling magnetic flux in an automotive electric machine
CN105785762A (zh) * 2016-03-17 2016-07-20 北京航空航天大学 一种基于自适应反步滑模的两轴惯性稳定平台高精度控制方法
CN106533298A (zh) * 2016-12-24 2017-03-22 天津工业大学 双永磁同步电机驱动***转速同步控制方法
CN108448993A (zh) * 2018-01-29 2018-08-24 浙江工业大学 一种基于相邻交叉耦合的多电机固定时间自适应滑模控制方法
CN108777556A (zh) * 2018-06-29 2018-11-09 江苏大学 基于神经网络逆模型的两电机调速***的无模型自适应鲁棒解耦控制方法
CN108984831A (zh) * 2018-06-07 2018-12-11 武汉理工大学 一种双丝杠驱动***传动链刚度建模方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101977014A (zh) * 2010-11-28 2011-02-16 沈阳工业大学 直线电机伺服***能耗-时间最优控制方法及所建立***
JP2015079823A (ja) * 2013-10-16 2015-04-23 キヤノン株式会社 リソグラフィ装置、電力供給方法、および物品の製造方法
US20150303837A1 (en) * 2014-04-21 2015-10-22 Ford Global Technologies, Llc Controlling magnetic flux in an automotive electric machine
CN104184379A (zh) * 2014-08-11 2014-12-03 南京理工大学 一种直驱电机***的自调节误差符号积分鲁棒控制方法
CN104614984A (zh) * 2014-11-20 2015-05-13 南京理工大学 一种电机位置伺服***的高精度控制方法
CN105785762A (zh) * 2016-03-17 2016-07-20 北京航空航天大学 一种基于自适应反步滑模的两轴惯性稳定平台高精度控制方法
CN106533298A (zh) * 2016-12-24 2017-03-22 天津工业大学 双永磁同步电机驱动***转速同步控制方法
CN108448993A (zh) * 2018-01-29 2018-08-24 浙江工业大学 一种基于相邻交叉耦合的多电机固定时间自适应滑模控制方法
CN108984831A (zh) * 2018-06-07 2018-12-11 武汉理工大学 一种双丝杠驱动***传动链刚度建模方法
CN108777556A (zh) * 2018-06-29 2018-11-09 江苏大学 基于神经网络逆模型的两电机调速***的无模型自适应鲁棒解耦控制方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112147942A (zh) * 2020-10-26 2020-12-29 西安工业大学 基于fpga+dsp的双运动平台同步控制***及控制方法

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