控制理论与应用

作者：何耀滨,杨志军,孙晗,彭皓

单位：广东工业大学,广东工业大学,广东工业大学,广东工业大学

关键词：宏微复合运动平台; 非线性弹性振动; 摩擦;加速度前馈; 自抗扰控制

基金：国家自然科学基金(91648108,51875108,U1601202),广东省自然科学基金(2015A030312008, 2016A030308016),广东省科技计划(2015B010133005), 国家重点研发计划(2017YFF0105902).

摩擦是影响机械导轨运动平台精度的主要原因. 宏微复合运动平台将无摩擦的柔性铰链与直线平台结合在一起, 利用柔性铰链的弹性变形补偿摩擦死区. 然而, 柔性铰链的固有频率低, 其非线性弹性振动严重影响微平台定位精度. 为此, 本文设计视弹性振动为扰动的自抗扰控制策略, 该方法避免了建立非线性弹性振动精准数学模型的困难, 利用扩张状态观测器主动估计弹性振动及不确定性, 并在微平台位置环补偿之, 以保证微平台定位精度. 与此同时, 在控制律中加入加速度前馈以提高系统响应速度. 对于宏平台, 采用PID控制作为宏平台位置环的控制策略并通过宏微双级驱动方式补偿受机械导轨非线性摩擦带来的影响. 实验对比结果表明, 自抗扰控制在受非线性弹性振动影响时, 其抗扰性能、跟踪性能优于传统的PID控制, 可保证微平台良好的定位精度.

来源：2020年第4期

《控制理论与应用》期刊编辑部

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