【技术实现步骤摘要】
一种双轴运动控制系统的轨迹跟踪控制方法
本专利技术涉及一种应用于永磁同步电机双轴运动控制系统的轨迹跟踪控制方法，具体涉及一种基于扩张状态观测器的非奇异终端滑模控制和交叉耦合控制相结合的复合控制方法，属于双轴运动控制系统协调控制领域。
技术介绍
随着永磁同步电机运动控制技术的发展，对双轴运动控制系统控制精度要求越来越高。在永磁同步电机双轴运动控制系统中，不仅电机本身的摩擦扰动、负载扰动、模型参数的变化，还存在轴间干扰等系统不确定性因素，故设计一种高性能高精度的控制器应用于双轴运动控制系统中是至关重要的。衡量双轴运动控制系统的控制精度有两个指标：跟踪精度和轮廓精度，相应的，对其控制方式也有两种：基于跟踪误差的控制和基于轮廓误差的控制。一般而言，轮廓精度是双轴运动控制系统最重要的指标，而改善系统轮廓精度的方式可分为两类：一种为通过改善两个单轴的跟踪精度以间接提高系统的轮廓精度，另一种为直接基于系统的轮廓误差设计轮廓控制器。目前工业上永磁同步电机单轴位置跟踪算法常采用三环级联PI控制，在该控制方式下系统稳定性较高，可...
【技术保护点】
1.一种双轴运动控制系统的轨迹跟踪控制方法，其特征在于,所述方法包括以下步骤：/n步骤一，将系统中每个单轴的负载转矩、摩擦转矩、电流环的跟踪误差以及未知的轴间干扰作为各个单轴的集总干扰，建立单轴的永磁同步电机运动控制系统的模型；/n步骤二，针对两个单轴的永磁同步电机伺服系统分别设计三阶的扩张状态观测器来估计本轴的集总干扰；/n步骤三，在此基础上分别设计基于扩张状态观测器的非奇异终端滑模控制算法应用于两个单轴；/n步骤四，采用圆形轮廓逼近法建立双轴运动控制系统的轮廓误差估计模型，对双轴系统的轮廓误差进行实时估算；/n步骤五，根据建立的轮廓误差估计模型，设计基于PI控制算法的交...
【技术特征摘要】
1.一种双轴运动控制系统的轨迹跟踪控制方法，其特征在于,所述方法包括以下步骤：
步骤一，将系统中每个单轴的负载转矩、摩擦转矩、电流环的跟踪误差以及未知的轴间干扰作为各个单轴的集总干扰，建立单轴的永磁同步电机运动控制系统的模型；
步骤二，针对两个单轴的永磁同步电机伺服系统分别设计三阶的扩张状态观测器来估计本轴的集总干扰；
步骤三，在此基础上分别设计基于扩张状态观测器的非奇异终端滑模控制算法应用于两个单轴；
步骤四，采用圆形轮廓逼近法建立双轴运动控制系统的轮廓误差估计模型，对双轴系统的轮廓误差进行实时估算；
步骤五，根据建立的轮廓误差估计模型，设计基于PI控制算法的交叉耦合轮廓控制器，控制器的输出量基于双轴的信息实时修正两轴的权重，并按权重分配到两轴，对系统轮廓误差进行补偿。
2.根据权利要求1所述的双轴运动控制系统的轨迹跟踪控制方法，其特征在于：所述步骤一中单轴的永磁同步电机运动控制系统的数学模型如下：
其中，θ为电机的位置信号，ω为电角度，np为电机的极对数，ψf为磁链，iq为电机的q轴电流，J为转动惯量，B为粘滞摩擦系数，TL为负载转矩，d(t)为轴间干扰；
令参数b＝1.5npψf/J，单轴的集总扰动控制量则上式可简化为：
3.根据权利要求1所述的双轴运动控制系统的轨迹跟踪控制方法，其特征在于：所述步骤二中单轴的扩张状态观测器的具体设计形式如下：
将集总干扰f(t)作为扩张的一个状态，则令x1＝θ，x2＝ω，x3＝f(t)，单轴系统的数学模型可以转化为如下的状态方程：
其中则针对上式可如下设计三阶扩张状态观测器：
其中，zi(i＝1,2,3)分别为xi(i＝1,2,3)的估计，-p(p＞0)为扩张状态观测器的三重极点。
4.根据权利要求1所述的双轴运动控制系统的轨迹跟踪控制方法，其特征在于：所述步骤三中基于扩张状态观测器的非奇异终端滑模控制算法的具体设计形式如下：
设参考位置信号为θ*，位置反馈信号为θ，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李世华，周丹，桂建伟，曹为理，杨俊，孙振兴，
申请(专利权)人：东南大学，中国船舶重工集团公司第七一六研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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