直接驱动XY平台零相位误差跟踪新型交叉耦合控制*

赵希梅 郭庆鼎 翟惠萍

(沈阳工业大学电气工程学院，辽宁沈阳 110870)

随着复杂型面零件加工质量要求的不断提高，轮廓加工精度已成为其重要的精度指标。XY平台系统的轮廓误差是由轮廓运动所涉及的X、Y两轴的位置误差共同决定。在直线电动机直接驱动XY平台的系统中，参数不确定性、进给系统的机电延迟以及两轴驱动系统参数不匹配等因素对XY平台的轮廓加工精度产生重要的影响。

传统多轴控制器的控制方法，是采取各轴独立控制方式。对于轮廓误差的改善是增加位置跟踪控制的精度，降低跟踪误差，进而间接地降低路径误差。此种控制方式除了PID控制外，有前馈控制、预见控制和零相位误差跟踪控制等。Masory提出速度前馈控制以改善跟踪误差，加入前馈控制补偿，只补偿被控系统的传递函数，使输入与输出的传递函数之积为1，但由于相位的前移而使系统频宽增大，且可让位置跟踪误差减小，以补偿参数不一致所造成的影响。Tomizuka提出零相位误差跟踪控制法则，使得理论上跟踪误差为零。而以上的方法均需了解各轴的参数，才能设计最佳的控制器。由于各轴的参数不一致，且系统模式经常是非线性时变的，因而不易准确测出系统的参数。而又有负载干扰对系统的影响，使得前馈控制等方法的鲁棒性较差，无法有效地改善系统的跟踪误差。

为提高XY平台系统的轮廓精度，许多研究方法侧重于设计良好的反馈控制器以减小单轴的跟踪误差，进而减小整个系统的轮廓误差，但这种方法对提高轮廓精度并不总是有效的。……