[发明专利]一种双驱运动平台高精度同步控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种双驱运动平台高精度同步控制方法及系统。该方法包括：根据双驱直线电机系统和牛顿第二定律，确定双驱直线电机模型；根据所述双驱直线电机模型，得到双驱直线电机状态方程；根据所述双驱直线电机模型和所述双驱直线电机状态方程，采用交叉耦合控制思想，设计双驱直线电机系统的低复杂度交叉耦合同步控制器；获取预设性能要求；根据所述预设性能要求，调整所述低复杂度交叉耦合同步控制器的参数。本发明不仅能够实现目前高速高精度贴片机领域的双驱直线电机同步控制，还能够解决由于系统模型复杂、参数变化和外部扰动等不确定性带来的控制难度大、精度低等问题。

技术领域

本发明涉及双驱运动平台同步控制领域，特别是涉及一种双驱运动平台高精度同步控制方法及系统。

背景技术

目前，在一些高速高精度贴片机领域，直线电机由于其直接和负载相连，取消了机械传动装置，根本上消除了机械传动带来的各种复杂问题而得到广泛应用。贴片机的机械架构又有单边驱动型和双边驱动型两种，单边驱动型中每个轴的运动由单个电机驱动，双边驱动型中的最大负载轴由两个并行的电机共同驱动。单边驱动型由于其结构特性，无驱动侧的运动会发生滞后，严重时会引起负载震荡，这会对贴片机的贴装效果造成较大的影响。双边驱动型可以产生更大的推力，更快的响应速度，以及优良的运动特性。因此，在高速高精度贴片机领域双边驱动型架构的应用更为广泛。

双驱直线电机系统中，尽管两侧具有相同的驱动机构，但是由于负载变化、运动，机械组件变化等原因会使得两侧电机之间存在同步误差。不仅单个电机的跟踪误差会影响贴片机的贴装效果，两侧电机的同步误差也会影响贴装效果，甚至同步误差过大会导致电机过电流保护而停止工作。因此，由于高速高精度贴片机领域需求的增加，针对双驱直线电机系统设计简单高效的控制方法是一个值得深入探讨的实际问题。控制器越简单，控制频宽越高，跟踪误差和同步误差越小，高速高精度的效果越好。总结现有的双边驱动直线电机系统的控制方法，主要存在以下的不足：

一、控制器结构复杂且没有较好的鲁棒性。现有的控制方法中，针对模型中的参数变化、外部扰动等不确定性都是在一定的假定条件下做近似处理，这易使得控制器的鲁棒性较差。实际应用中，系统中负载变化、运动，机械组件的变化都会导致控制器中的某些发生改变，需要重新辨识才可以获得精准的控制器，否则会影响控制精度。

二、不能先验确定系统的稳态性能和瞬态性能。现有的结果中，大部分控制器可以保证系统误差收敛到一个残差集中，但是残差集的大小取决于控制器中的设计参数和模型中的一些未知有界项，所以系统的稳态性能无法先验确定。并且，这些控制器也无法先验确定系统瞬态性能。而在实际应用中系统的稳态性能和瞬态性能与系统的物理特性、安全保障息息相关。

三、控制器依赖于参考轨迹的数学描述及其导数。在大部分现有的控制器的实现中，不仅需要参考轨迹的数学表达式，而且还需要参考轨迹的高阶导数。但是在贴片机的贴装过程中，系统只能实时获取一些离散的目标位置，这给控制器的应用带来很大的困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种双驱运动平台高精度同步控制方法及系统，不仅能够实现目前高速高精度贴片机领域的双驱直线电机同步控制，还能够解决由于系统模型复杂、参数变化和外部扰动等不确定性带来的控制难度大、精度低等问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种双驱运动平台高精度同步控制方法，包括：

根据双驱直线电机系统和牛顿第二定律，确定双驱直线电机模型；

根据所述双驱直线电机模型，得到双驱直线电机状态方程；

根据所述双驱直线电机模型和所述双驱直线电机状态方程，采用交叉耦合控制思想，设计双驱直线电机系统的低复杂度交叉耦合同步控制器；

获取预设性能要求；

根据所述预设性能要求，调整所述低复杂度交叉耦合同步控制器的参数。