一种麦克斯韦快刀伺服轨迹跟踪控制方法技术

一种麦克斯韦快刀伺服轨迹跟踪控制方法，该方法步骤如下：第一步：根据系统输出误差建立比例积分终端滑模切换函数；第二步：利用第一步中的终端滑模切换函数得出滑模等效控制率；第三步：通过第二步的等效控制率得出下一时刻滑模切换函数，利用该下一时刻滑模切换函数得出预测控制律；第四步：对第二步的等效控制率与第三步的预测控制律求和得出最终的控制率。本发明专利技术具有以下优点：利用预测控制替代传统滑模控制中的切换控制来改善由于切换控制的不连续性容易造成抖振的问题，提高系统的跟踪精度和鲁棒性。最终实现本发明专利技术的目的即高频响输入时提高系统的抗干扰性能和跟踪精度。

A Maxwell Fast Tool Servo Trajectory Tracking Control Method

【技术实现步骤摘要】
一种麦克斯韦快刀伺服轨迹跟踪控制方法
本专利技术属于数控技术加工领域，特别涉及一种麦克斯韦电机的轨迹跟踪控制方法。
技术介绍
微结构表面,是指特征尺寸小于微米级，表面精度小于亚微米级，并具有微小几何形状和较大深宽比的一系列功能表面。其具有的超疏水、减阻、隐身等特性在航空航天以及平板显示、照明、太阳能等领域有着广泛应用前景。随着应用领域的扩展,特别是微结构功能表面在光学领域的应用,人们发现对于微结构功能表面加工制造，传统的MEMS工艺技术、特种加工技术和激光直接写入技术等已经不能满足越来越多复杂光学元件等的加工制作要求，因此实现高速超精密加工具有非常重要的现实意义。而实现高速超精密加工的关键是开发出具有高速超精密能力的数控机床，由麦克斯韦电机直接驱动的快速刀具伺服系统具有超高频响、高加速度的优势，可以获得表面质量更优的加工效果，因此逐渐被人们所关注。但是这种快速刀具存在麦克斯韦力高度非线性化问题，产生的漏磁现象会造成实际模型与理论数学模型存在误差。国内外针对麦克斯韦快刀伺服的控制方法展开了研究。一些研究者采取了各自控制算法，自适应前馈抵消控制方法，其算法取得很好的跟踪控制性能，有效控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种麦克斯韦快刀伺服轨迹跟踪控制方法，其特征在于：该方法步骤如下：第一步：根据系统输出误差建立比例积分终端滑模切换函数；第二步：利用第一步中的终端滑模切换函数得出滑模等效控制率；第三步：通过第二步的等效控制率得出k+1时刻滑模切换函数，利用该k+1时刻滑模切换函数得出预测控制律；第四步：对第二步的等效控制率与第三步的预测控制律求和得出最终的控制率。

【技术特征摘要】
1.一种麦克斯韦快刀伺服轨迹跟踪控制方法，其特征在于：该方法步骤如下：第一步：根据系统输出误差建立比例积分终端滑模切换函数；第二步：利用第一步中的终端滑模切换函数得出滑模等效控制率；第三步：通过第二步的等效控制率得出k+1时刻滑模切换函数，利用该k+1时刻滑模切换函数得出预测控制律；第四步：对第二步的等效控制率与第三步的预测控制律求和得出最终的控制率。2.根据权利要求1所述的一种麦克斯韦快刀伺服轨迹跟踪控制方法，其特征在于：第一步中系统输出误差为参考位移与输出位移之差；终端滑模切换函数：s(k)＝K1e(k)+K2ξ(k-1)其中：e(k)＝r(k)-y(k)ξ(k)＝eα(k)+ξ(k-1)其中，s(k)为终端滑模切换函数，α为两个奇数的比，0＜α＜1，r(k)为系统参考位移，y(k)为系统输出位移，e(k)为系统误差，K1和K2分别为滑模切换函数的比例增益和积分增益，k为采样时刻，K1＞0，K2＞0，ξ(k)为k时刻的滑模积分误差，ξ(k-1)为k-1时刻的滑模积分误差。3.根据权利要求2-所述的一种麦克斯韦快刀伺服轨迹跟踪控制方法，其特征在于：第二步中，滑模等效控制律为：ueq(k)＝(K1CB)-1(-s(k)+K1r(k+1)-K1CAx(k)-K1CBd(k-1)+K2ξ(k))；利用终端滑模切换函数得出滑模等效控制率方法为：滑模等效控制律ueq(k)通过Δs＝s(k+1)-s(k)＝0得到：其中：r(k+1)＝2r(k)-r(k-1)其中，r(k-1)是k-1时刻的系统参考位移；由式(10)得出等效控制律ueq(k)：ueq(k)＝(K1CB)-1(-s(k)+K1r(k+1)-K1CAx(k)-K1CBd(k)+K2ξ(k))(11)式(11)中扰动d(k)采用一步延迟估计：由式(12)，式(11)表示为：ueq(k)＝(K1CB)-1(-s(k)+K1r(k+1)-K1CAx(k)-K1CBd(k-1)+K2ξ(k))(13)；公式中：2×2方阵A为系统状态空间方程中的系统矩阵，2×1矩阵B为系统状态空间方程中的输入矩阵，1×2矩阵C为系统状态空间方程中的输出矩阵；r(k+1)为k+1时刻的系统参考位移；x＝(x1,x2)T为状态向量，x1和x2分别为输出位移变量及速度变量；d(k-1)为扰动的一步延迟值；e＝[1,0,0....,0]1×P；u(k)为控制变量，也就是预测滑模控制律部分；d(k)为系统扰动。4.根据权利要求3所述的一种麦克斯韦快刀伺服轨迹跟踪控制方法，其特征在于：第三步中的通过第二步的等效控制率得出k+1时刻滑模切换函数的方法为：定义如下公式：u(k)＝ueq(k)+ump(k)式中，u(k)为预测滑模控制律，ueq(k)为滑模等效控制律，ump(k)为预测控制律；将下列两式：u(k)＝ueq(k)+ump(k)；ueq(k)＝(K1CB)-1(-s(k)+K1r(k+1)-K1CAx(k)-K1CBd(k-1)+K2ξ(k))代入下式的左半部分：其中：r(k+1)＝2r(k)-r(k-1)其中，r(k-1)是k-1时刻的系统参考位移；得k+1时刻滑模切换函数：s(k+1)＝s(k)-K1CBump(k)-K1CBε(k)(14)式中，ε(k)＝d(k)-d(k-1)。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春芳，郑洪丽，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