基于速度前瞻的双轴直线电机交叉耦合控制策略

李 争 肖 宇 孙鹤旭 周 硕 王群京

（1. 河北科技大学电气工程学院 石家庄 050018 2. 安徽大学高节能电机及控制技术国家地方联合工程实验室 合肥 230601）

0 引言

随着直线电机的广泛应用，传统旋转电机与丝杠结合的传动结构在很多工业领域都逐渐被直线电机所取代，尤其在半导体制造、高精元件加工以及电路板贴片等领域都采用多轴直线电机协同工作系统，该系统提高了响应速度，保证了加工精度[1-3]。

双轴直线电机系统主要应用于平面轮廓加工领域，可完成二维的平面运动。然而在电机运行过程中，由于负载扰动、双轴机械结构的振动及双电机响应速度不匹配等因素都会影响最终的运行结果。

为更好地执行平面轮廓跟踪任务，基于轮廓误差的交叉耦合控制方法得到了广泛研究。当给定的参考轨迹存在尖角轮廓等曲率变化较大的点时，会严重影响轨迹的跟踪精度，并带来较大的机械结构振动，影响工作性能[4-5]。为进一步提高跟踪精度，文献[6]提出利用轮廓误差作为传递函数的鲁棒补偿器变增益控制方法，利用曲线的正切估计近似为参考轮廓进行插补运算，从而提高精度，但并没有对曲线不可导点等特殊位置进行考虑，难以适应广泛类型的参考轨迹。文献[7-8]提出滑模互补控制结构，并利用模糊控制方法，来提高系统响应速度，增强系统鲁棒性；同时设计双直线电机交叉耦合控制器，并利用神经网络等智能算法优化控制输出，从而减小各轴间的位置误差，保证双直线电机运行的精度，但该控制策略整体计算量较大，不利于协同控制时的速度响应匹配。……