一种基于经验模态分解的PMLSM驱动XY平台控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于经验模态分解的PMLSM驱动XY平台控制方法及系统，方法包括PMLSM驱动XY平台运动过程中实时进行电流采样和位置采样；生成对PMLSM驱动XY平台进行位置控制的PWM信号；PMLSM驱动XY平台根据PWM信号进行工作：对PMLSM驱动XY平台进行EMD-ILC位置控制。系统包括主电路和控制电路：主电路的输入端连接220V交流电，主电路的输出端连接PMLSM驱动XY平台的三相输入端；控制电路的位置采样输入端连接PMLSM驱动XY平台的光栅尺，控制电路的电流采样输入端连接驱动XY平台的PMLSM的A相输入端及B相输入端。本发明专利技术以PMLSM驱动XY平台为被控对象，以跟踪误差信息为基础，利用经验模态分解方法对其进行分析，筛选并消除影响迭代学习收敛性的分量，提高系统的收敛速度，从而改善跟踪误差。

【技术实现步骤摘要】
一种基于经验模态分解的PMLSM驱动XY平台控制方法及系统
本专利技术属于数控加工技术控制领域，具体是一种基于经验模态分解的PMLSM驱动XY平台控制方法及系统。
技术介绍
制造业对于保障国家安全，保证国民经济高速增长有着重要的作用。随着数字技术的发展，机床技术已经进入到了以数字化为核心的机电一体化时代。目前数控机床已经成为现代先进制造技术中最重要的基础装备和世界机床市场的主流产品。在计算机软硬件、刀具等机械结构和其他相关技术的进步下，数控技术日益发展，对其驱动系统性能的要求也逐渐提高。国外高档数控机床最快进给速度达到了60m/min，普通数控机床的加工精度已经由0.01mm提高到了0.005mm，甚至有些已经达到了纳米级别。因此，高速度、高精度、高效率和智能化已经成为数控机床伺服驱动系统的主要发展趋势。与传统的旋转电机相比，由直线电机驱动的运动系统不需要任何中间机械传动部分就可以实现直接驱动，能够消除机械传动部分带来的一系列问题，使高速度、高精度位置加工成为可能。20世纪中期以来，对直线电机研究有了长足的进步，其中由于永磁直线同步电机PMLSM(permanentmagnetlinearsynchronousmotor)具有精度高、响应快、损耗低、推力大等优点，因此在提升系统、工业机器人、往复伺服系统、电子制造装备和高速高精度数控机床等方面具有广泛的应用。在运动控制中，由PMLSM驱动XY平台是常见的伺服驱动机构。虽然PMLSM实现了“零传动”，但是其特有的端部效应会增加系统的扰动，没有了中间装置的缓冲过程，使外部扰动更直接地影响输出，因此在一定程度上增加了其控制的难度。经典的PID(比例(proportion)、积分(integration)、微分(differentiation))控制方法简单、鲁棒性较好、控制器设计方便，对于一般精度而言，能够很好地满足要求。但是不能够有效消除PMLSM驱动的数控机床中出现的周期性扰动，很难保证控制精度。因此需要引入先进的控制方法，实现高精度控制。对于重复运行的系统，一般控制器在每次运行时都会得到相当丰富的跟踪误差信息，但不会加以利用。迭代学习控制(iterativelearningcontrol，简称ILC)能够充分利用先前的控制信息，通过多次迭代，提高系统的运行性能。ILC是一种智能控制方法，主要针对具有重复性或周期性的被控对象，具有严格的数学描述，完善的理论体系，不完全依赖于系统的精确模型，能够控制非线性系统。经过30年的发展，ILC的研究主要包括学习律的设计、鲁棒性、收敛性的分析、收敛速度问题等方面。ILC要求系统在每次迭代时的初态与期望轨迹的初态保持一致，但在实际运行时，系统受到的扰动往往使两者不一致，产生初始定位误差。当系统重复运行时，系统的稳定性会因初始定位误差的累加受到影响，甚至导致系统发散。因此如何解决ILC存在的初始值问题、提高收敛速度、选择合适的收敛性分析方法仍然是值得研究的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于经验模态分解的PMLSM驱动XY平台控制方法及系统。本专利技术的技术方案是：一种基于经验模态分解的PMLSM驱动XY平台控制方法，包括以下步骤：步骤1：PMLSM驱动XY平台运动过程中实时进行电流采样和位置采样；步骤2：DSP处理器根据当前时刻的电流采样数据和位置采样数据生成对PMLSM驱动XY平台进行位置控制的PWM信号；步骤2-1：根据位置采样数据对PMLSM驱动XY平台进行ILC位置控制：将期望位置与位置采样数据做差后，得到位置偏差，经ILC计算后得到期望速度；步骤2-2：根据位置采样数据对PMLSM驱动XY平台进行PI速度控制：将位置采样数据微分后，得到实际速度，再将步骤2-1所得的期望速度与实际速度做差后，经PI计算后得到速度偏差，得到期望电流；步骤2-3：根据电流采样数据生成对PMLSM驱动XY平台进行位置控制的PWM信号：将步骤2-2所得的期望电流作2/3变换，再将变换结果与电流采样数据做差后，得到驱动IPM逆变单元的PWM信号，执行步骤3；步骤3：PMLSM驱动XY平台根据PWM信号进行工作：IPM逆变单元根据步骤2-3所得的PWM信号，使PMLSM驱动XY平台进行工作，PMLSM驱动XY平台运动过程中实时进行电流采样和位置采样；步骤4：根据步骤3的位置采样数据对PMLSM驱动XY平台进行EMD-ILC位置控制：根据步骤3的位置采样数据和EMD计算非理想位置偏差，再经ILC计算后得到期望速度，返回步骤2-2。所述的PMLSM驱动XY平台控制方法所采用的PMLSM驱动XY平台控制系统，包括：用于将220V交流电转换成驱动PMLSM的三相交流电的主电路；用于根据电流采样信号和位置采样信号对PMLSM驱动XY平台进行ILC位置控制、PI速度控制、EMD-ILC位置控制的控制电路：主电路的输入端连接220V交流电，主电路的输出端连接PMLSM驱动XY平台的三相输入端；控制电路的位置采样输入端连接PMLSM驱动XY平台的光栅尺，控制电路的电流采样输入端连接驱动XY平台的PMLSM的A相输入端及B相输入端。所述主电路包括调压模块、整流滤波单元和IPM逆变单元；调压模块的输入端连接220V交流电，调压模块的输出端连接整流滤波单元的输入端，整流滤波单元的输出端连接IPM逆变单元的输入端，IPM逆变单元的输出端分别连接PMLSM驱动XY平台的三相输入端。所述控制电路包括：用于通过光栅尺采集PMLSM驱动XY平台位置信号的位置采样电路；用于采集PMLSM驱动XY平台A相输入电流信号和B相输入电流信号的霍尔电流传感器；用于将霍尔电流传感器的采样信号转换成0～3V的电平信号的电流采样电路；用于根据电流采样信号和位置采样信号对PMLSM驱动XY平台进行ILC位置控制、PI速度控制、EMD-ILC位置控制的DSP处理器；用于根据DSP处理器在ILC位置控制、PI速度控制、EMD-ILC位置控制时生成的不同PWM信号驱动IPM逆变单元工作和保护IPM逆变单元的IPM隔离驱动保护电路；位置采样电路连接PMLSM驱动XY平台的光栅尺；霍尔电流传感器连接驱动XY平台的PMLSM的A相输入端及B相输入端；霍尔电流传感器的输出端连接电流采样电路的输入端，电流采样电路的输出端、位置采样电路的输出端分别连接DSP处理器的输入端，DSP处理器的输出端连接IPM隔离驱动保护电路的输入端，IPM隔离驱动保护电路的输出端连接IPM逆变单元的控制输入端。所述DSP处理器包括ILC位置控制模块、PI速度控制模块、PWM信号生成模块和EMD-ILC位置控制模块；ILC位置控制模块，根据位置采样数据对PMLSM驱动XY平台进行ILC位置控制：将期望位置与位置采样数据做差后，得到位置偏差，经ILC计算后得到期望速度；PI速度控制模块，根据位置采样数据对PMLSM驱动XY平台进行PI速度控制：将位置采样数据微分后，得到实际速度，再将ILC位置控制模块所得的期望速度与实际速度做差后，经PI计算后得到速度偏差，得到期望电流；PWM信号生成模块，根据电流采样数据生成对PMLSM驱动XY平台进行位置控制的PWM信号：将PI速度控制模块所得的期望电流作2/3变换，再将变换结果与电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于经验模态分解的PMLSM驱动XY平台控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：PMLSM驱动XY平台运动过程中实时进行电流采样和位置采样；步骤2：DSP处理器根据当前时刻的电流采样数据和位置采样数据生成对PMLSM驱动XY平台进行位置控制的PWM信号；步骤2‑1：根据位置采样数据对PMLSM驱动XY平台进行ILC位置控制：将期望位置与位置采样数据做差后，得到位置偏差，经ILC计算后得到期望速度；步骤2‑2：根据位置采样数据对PMLSM驱动XY平台进行PI速度控制：将位置采样数据微分后，得到实际速度，再将步骤2‑1所得的期望速度与实际速度做差后，经PI计算后得到速度偏差，得到期望电流；步骤2‑3：根据电流采样数据生成对PMLSM驱动XY平台进行位置控制的PWM信号：将步骤2‑2所得的期望电流作2/3变换，再将变换结果与电流采样数据做差后，得到驱动IPM逆变单元的PWM信号，执行步骤3；步骤3：PMLSM驱动XY平台根据PWM信号进行工作：IPM逆变单元根据步骤2‑3所得的PWM信号，使PMLSM驱动XY平台进行工作，PMLSM驱动XY平台运动过程中实时进行电流采样和位置采样；步骤4：根据步骤3的位置采样数据对PMLSM驱动XY平台进行EMD‑ILC位置控制：根据步骤3的位置采样数据和EMD计算非理想位置偏差，再经ILC计算后得到期望速度，返回步骤2‑2。...

【技术特征摘要】
1.一种基于经验模态分解的PMLSM驱动XY平台控制方法，包括以下步骤：步骤1：PMLSM驱动XY平台运动过程中实时进行电流采样和位置采样；步骤2：DSP处理器根据当前时刻的电流采样数据和位置采样数据生成对PMLSM驱动XY平台进行位置控制的PWM信号；步骤2-1：根据位置采样数据对PMLSM驱动XY平台进行ILC位置控制：将期望位置与位置采样数据做差后，得到位置偏差，经ILC计算后得到期望速度；步骤2-2：根据位置采样数据对PMLSM驱动XY平台进行PI速度控制：将位置采样数据微分后，得到实际速度，再将步骤2-1所得的期望速度与实际速度做差后，经PI计算后得到速度偏差，得到期望电流；步骤2-3：根据电流采样数据生成对PMLSM驱动XY平台进行位置控制的PWM信号：将步骤2-2所得的期望电流作2/3变换，再将变换结果与电流采样数据做差后，得到驱动IPM逆变单元的PWM信号，执行步骤3；步骤3：PMLSM驱动XY平台根据PWM信号进行工作：IPM逆变单元根据步骤2-3所得的PWM信号，使PMLSM驱动XY平台进行工作，PMLSM驱动XY平台运动过程中实时进行电流采样和位置采样；其特征在于，还包括：步骤4：根据步骤3的位置采样数据对PMLSM驱动XY平台进行EMD-ILC位置控制：根据步骤3的位置采样数据和EMD计算非理想位置偏差，再经ILC计算后得到期望速度，返回步骤2-2；所述步骤4按如下步骤进行：步骤4-1：对PMLSM驱动XY平台进行EMD位置控制：将期望位置与步骤3的位置采样数据做差后，得到位置偏差，经EMD计算后得到非理想位置偏差；步骤4-2：对PMLSM驱动XY平台进行EMD-ILC位置控制：将步骤4-1的位置偏差与非理想位置偏差做差后，得到理想位置偏差，经ILC计算后得到期望速度；步骤4-3：返回步骤2-2。2.权利要求1所述的基于经验模态分解的PMLSM驱动XY平台控制方法所采用的PMLSM驱动XY平台控制系统，其特征在于，包括：用于将220V交流电转换成驱动PMLSM的三相交流电的主电路；用于根据电流采样信号和位置采样信号对PMLSM驱动XY平台进行ILC位置控制、PI速度控制、EMD-ILC位置控制的控制电路：主电路的输入端连接220V交流电，主电路的输出端连接PMLSM驱动XY平台的三相输入端；控制电路的位置采样输入端连接PMLSM驱动XY平台的光栅尺，控制电路的电流采样输入端连接驱动XY平台的PMLSM的A相输入端及B相输入端。3.根据权利要求2所述的PMLSM驱动XY平台控制系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽梅，孙璐，孙宜标，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21