[发明专利]内嵌扰动估计补偿算法的驱动器

说明书

本发明公开了一种内嵌扰动估计补偿算法的驱动器，包括：扰动检测模块，用于获取工作平台的运动反馈信息，以及对工作平台进行运动规划，得到运动规划信息；主控模块，用于根据所述的运动规划信息与运动反馈信息的差值估算扰动，同时输出控制量，对输出的控制量进行滤波后再进行补偿，得到最终的控制量用于对伺服电机的驱动模块进行控制。本发明的控制器在传统闭环控制系统的基础上加上运动反馈模块用来检测控制系统的内外扰动结合运动规划模块中的理想运动模型，然后将对比结果反馈至控制算法进行补偿，从而达到消除扰动，提高控制精度的目的，解决现有的直线伺服电机驱动系统反馈信息不全面和控制精度不高的问题。

技术领域

本发明属于自动化控制技术领域，具体涉及一种直线伺服电机驱动系统中的内嵌扰动估计补偿算法的驱动器。

背景技术

目前伺服控制系统在高端数控机床、精密电子封装设备和机器人等行业占据重要地位。随着高速精密制造产业不断发展，为高速精密伺服控制系统产业提供了巨大的发展前景和发展空间。

伺服控制系统控制方式主要分为全闭环控制和非全闭环控制。相对于非全闭环控制，全闭环控制的控制精度更高，但传统的闭环控制系统仅仅通过对比目标量和实际量两者之间的关系进行闭环控制，例如工作对象通过位置环进行全闭环控制。主控芯片输出目标位置驱动平台运动，然后检测平台的实际位置，通过对比目标位置和实际位置之间的位置误差，再将其反馈至主控芯片重新调整控制。其中，平台位置的检测有两种方式，一种是由伺服电机本身所安装的光电编码器，由于是以间接的方式反馈工作对象的位置，再通过闭环控制达到位置控制的目的。另一种方式是直接将位置传感组件安装在平台上，如光栅尺、激光位置检测计等等，直接反馈工作对象的位置，再通过闭环控制达到位置控制的目的。但发明人通过研究发现该种伺服控制系统的控制方法存在明显的不足，特别是在高速精密运动控制的情况下，其控制方法的不足之处更加突出，例如在直线伺服电机驱动系统中，传统的位置闭环控制忽略了摩擦力和平台弹性变形对控制系统造成扰动，造成了实际控制过程中运动目标不能迅速平稳达到稳定状态。显然，传统的伺服系统在补偿方案和控制方法难以满足日益增长的高速精密运动控制的要求。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种在伺服控制中加入扰动估计和补偿算法的驱动器，以达到消除扰动、提高控制精度的目的，解决现有的直线伺服电机驱动系统反馈信息不全面和控制精度不高的问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种内嵌扰动估计补偿算法的驱动器，包括：

扰动检测模块，用于获取工作平台的运动反馈信息，以及对工作平台进行运动规划，得到运动规划信息；

主控模块，用于根据所述的运动规划信息与运动反馈信息的差值估算扰动，同时输出控制量，对输出的控制量进行滤波后再进行补偿，得到最终的控制量用于对伺服电机的驱动模块进行控制；其中：

所述的运动反馈信息为工作平台的位移，或工作平台的位移和速度；所述的运动规划信息包括工作平台的位移信息、速度信息和加速度信息；

所述的估算扰动，包括：

当所述的反馈信息为位移时，将位移反馈与运动规划的位移信息做差，得到位移差；当所述的反馈信息为工作平台的位移和速度时，除了计算位移差之外，还将工作平台的速度反馈与运动规划的速度信息做差，得到速度差；然后将位移差与控制量一起输入到扩张状态观测器中，估计工作平台的位移差、速度差和扰动差，得到位移差的估计值、速度差的估计值、扰动差的估计值；

所述的滤波后再进行补偿包括：

将速度差的估计值与位移差输入到主控模块中进行处理，得到所述输出的控制量；或将速度差与位移差输入到主控模块中进行处理，得到所述输出的控制量；对输出的控制量进行滤波，之后将扰动差的估计值、运动规划的加速度信息补偿到滤波后的控制量中，得到最终的控制量。