[发明专利]一种用于精密运动控制的反演抗积分饱和方法

说明书

一种用于精密运动控制的反演抗积分饱和方法，包括：通过精密运动平台机械台体参考位置和实际位置之间的位置偏差，得到精密运动平台机械台体的控制量；将控制量经过预设饱和环节以及超前饱和环节，判断控制量是否处于即将积分饱和的状态；若控制量处于即将积分饱和的状态，则根据利用预设饱和环节得到的控制量和利用超前饱和环节得到的控制量，得到修正后的控制量；将修正后的控制量发送给预置的驱动器，以利用驱动器根据修正后的控制量驱动精密运动平台机械台体进行定位运动和匀速扫描运动。可抑制积分饱和现象，减小精密运动平台的定位运动和匀速扫描的建立时间。

技术领域

本申请涉及运动控制技术领域，尤其涉及一种用于精密运动控制的反演抗积分饱和方法。

背景技术

精密运动平台常用于机床加工和半导体制造等行业。典型的定位运动和扫描运动的运动时间等于加速时间、建立时间、扫描时间和减速时间的总和。加速度时间和减速时间与位移平台的最大加速度和最大加加速度等相关，扫描时间决定于扫描速度，而建立时间直接计入运动总耗时。运动时间往往会影响这些设备的生产效率，从提高经济产出的角度，精密运动平台要尽量减小定位运动和扫描运动的运动时间，从而对扫描速度、最大加速度、最大加加速度和建立时间等运动性能指标提出一定的要求。

精密运动平台的运动控制方法采用经典的PID控制等。为减小加速时间和减速时间，需要尽可能地增加执行电机的推力，但与此同时的负面作用就是在加减速阶段结束后，控制器容易出现积分饱和现象引起较大的超调，进而使建立时间延长，会直接对产率产生负面影响。控制系统抗积分饱和方法，一般通过PID控制量和饱和环节上限的差值，计算对积分偏差信号的修正系数，对超调现象产生抑制作用。有文献在传统反演抗积分饱和的基础上定义了积分饱和深度并设定一个阈值常数，通过判断积分饱和深度和阈值二者之间的关系来自动调节抗积分饱和补偿系数的值，提高了算法和控制系统的整体性能。这类方法都是在控制量已经发生饱和的情况下才产生作用，而没有积分饱和的提前预警作用。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种用于精密运动控制的反演抗积分饱和方法，旨在解决现有技术中精密运动平台运动控制方法中容易出现积分饱和现象，引起较大的超调，进而使定位运动和匀速扫描运动的建立时间延长的技术问题。

为实现上述目的，本申请实施例第一方面提供一种用于精密运动控制的反演抗积分饱和方法，包括：

通过精密运动平台机械台体参考位置和实际位置之间的位置偏差，得到所述精密运动平台机械台体的控制量；

将所述控制量经过预设饱和环节以及超前饱和环节，判断所述控制量是否处于即将积分饱和的状态，所述超前饱和环节的饱和上限小于所述预设的饱和环节的饱和上限；

若所述控制量处于即将积分饱和的状态，则利用经过所述预设饱和环节得到的控制量和经过所述超前饱和环节得到的控制量，得到修正后的控制量；

将所述修正后的控制量发送给预置的驱动器，以利用所述驱动器根据所述修正后的控制量驱动所述精密运动平台机械台体进行定位运动和匀速扫描运动。

可选的，所述利用经过所述预设饱和环节得到的控制量和经过所述超前饱和环节得到的控制量包括：

其中：u_ctrl为修正后的控制量，PD(s)为比例-微分控制器，K_p为增益系数，T_i为积分时间系数，T_s为反演时间系数，T_a为超前反演时间系数，u_s为经过所述预设饱和环节得到的控制量，u_a为经过所述超前饱和环节得到的控制量。

可选的，所述利用所述预设饱和环节得到的控制量u_s由以下公式计算：