基于麥克斯韋力的FTS控制算法研究.pdf

1、光學自由曲面作為新一代的光學元器件,已在航空航天、生物醫(yī)療等領域中得到越來越廣泛的應用。超精密加工技術是光學自由曲面制造的關鍵技術。在眾多超精密加工方法中,快速刀具伺服加工能快速加工結構復雜、高頻變化的陣列結構,器件的面形精度可達亞微米級,表面粗糙度達納米級。FTS目前面臨兩大技術難題:高頻響伺服電機的設計及優(yōu)化與采用有效控制算法設計的控制器。基于麥克斯韋力快速刀具伺服系統(tǒng)(MFTS)能實現更高頻響和更大加速度,是快速刀具伺服加工的研究

2、熱點。本文針對已開發(fā)MFTS系統(tǒng)的軌跡跟蹤控制問題,開展控制策略和仿真方法的研究。主要研究工作如下:
　　1.分析了MFTS系統(tǒng)的基本原理、機械結構與功率驅動器,建立了系統(tǒng)模型。搭建了實驗平臺,根據系統(tǒng)辨識的步驟完成辨識實驗。通過對辨識實驗中測試信號的處理,得到系統(tǒng)的數學模型,為控制系統(tǒng)設計提供分析依據。
　　2.針對MFTS系統(tǒng)的輸入信號一般為周期性重復信號的特點,同時主軸的跳動也會引起周期變化的干擾信號。選擇自適應前饋抵

3、消(AFC)控制算法進行MFTS控制器的設計,將這些周期性的信號分解為一系列頻率已知、傅里葉級數未知的組成項進行控制,以提高系統(tǒng)的跟蹤精度及抗干擾能力。
　　3.針對MFTS系統(tǒng)存在著電磁慣性等動態(tài)項,FTS系統(tǒng)的輸出存在一定的相位延遲,不能實時地反應輸入控制信號的變化的問題,在AFC控制算法基礎上添加零相位誤差跟蹤控制(ZPETC)方法。通過將被控系統(tǒng)函數進行逆處理,對系統(tǒng)輸出的相位延遲進行補償,最終使系統(tǒng)在較寬的頻率范圍內的相