[发明专利]一种用于滚珠丝杠进给系统的抗扰跟随控制器

摘要

本发明公开了滚珠丝杠进给系统的抗扰跟随控制器，主要用于滚珠丝杠进给系统的高速高精控制。此控制器利用自抗扰技术与比例积分（PI）控制实现了电机位置和负载位置的精确控制。在此控制框架下，扩展状态观测器被应用于实时在线评估与补偿高阶未建模动态、参数变动以及切削等扰动，以提高系统的抗干扰性能和鲁棒性。此外，在利用自抗扰控制的反馈线性化特性的基础上，一种基于等效误差模型的前馈控制器被设计，大大改善了系统的跟随性能。此等效误差模型具有不依赖机械模型、设计简单、调试容易等优点。实验与仿真结果都表明，所设计的控制器具有较好的跟随性能、抗干扰性和鲁棒性。

主权项

1.一种滚珠丝杠进给系统的抗扰跟随控制器，其特征在于，所述控制器包括等效误差模型前馈控制器(1)、负载位置控制器(2)、电机位置状态观测器(3)、电机位置控制器(4)和摩擦补偿控制器(5)：所述的等效误差模型前馈控制器(1)利用负载参考位置xr和等效误差模型Ge得到误差前馈补偿指令xfe，并与负载参考位置xr相加形成新的负载位置指令xrl；所述的负载位置控制器(2)利用负载位置指令xrl与负载实际误差e的比例积分值xse之和通过电机位置指令生成器Gr，再加上负载实际误差的比例值xpe得到电机位置指令信号xmr；所述的电机位置状态观测器(3)利用输入电机控制量u和电机的等效直线位置xM,评估得到电机等效直线位置的评估值Z1、电机等效直线速度的评估值Z2以及电机位置反馈环的总扰动Z3；所述的电机位置控制器(4)利用电机位置指令信号xmr经过微分处理(4.3)产生电机速度指令信号，并与线性扩张状态观测器LESO(3.1)得到的电机等效直线速度的评估值Z2相减得到电机速度误差信号eM2；利用电机位置指令信号xmr减去线性扩张状态观测器LESO(3.1)得到的电机等效直线位置的评估值Z1得到电机位置误差信号eM1，进而设计线性反馈率得到电机位置的控制信号u0；所述摩擦补偿控制器(5)利用负载参考位置的微分vr和摩擦力模型f(v)得到摩擦力补偿量f。