[发明专利]一种滚珠丝杠驱动的刚柔耦合运动平台及控制方法

权利要求书

1.一种滚珠丝杠驱动的刚柔耦合运动平台，其特征在于，

所述滚珠丝杠驱动的刚柔耦合运动平台包括：基座，固定在所述基座上的直线导轨、刚柔耦合平台、伺服电机、滚珠丝杠、导轨滑块、位移传感器和驱动控制器；

所述刚柔耦合平台包括：框架和工作台，所述框架和工作台通过柔性铰链连接；

所述伺服电机连接驱动所述滚珠丝杠；

所述工作台与所述滚珠丝杠连接；

所述框架通过所述导轨滑块与所述直线导轨连接；

所述位移传感器用于反馈所述工作台的位置；

所述驱动控制器根据规划的轨迹为控制目标，以所述工作台的位置反馈构成位置环，所述伺服电机的速度构成速度环，产生控制信号给电流环，驱动所述滚珠丝杠带动所述工作台移动。

2.一种滚珠丝杠驱动的刚柔耦合运动平台，其特征在于，

所述滚珠丝杠驱动的刚柔耦合运动平台包括：基座，固定在所述基座上的直线导轨、刚柔耦合平台、伺服电机、滚珠丝杠、导轨滑块、位移传感器和驱动控制器；

所述刚柔耦合平台包括：框架和工作台，所述框架和工作台通过柔性铰链连接；

所述伺服电机连接驱动所述滚珠丝杠；

所述工作台与所述滚珠丝杠连接；

所述框架通过所述导轨滑块与所述直线导轨连接；

所述位移传感器用于反馈所述工作台的位置；

所述驱动控制器根据规划的轨迹为控制目标，以所述工作台的位置反馈构成位置环，所述伺服电机的速度构成速度环，以所述伺服电机位置转化为直线位移为目标，所述工作台位置反馈为实际位置，以位置偏差和控制量为输入，进行扰动估计的扩张状态观测，并将估计的扰动修改控制信号，产生控制信号给电流环，驱动所述滚珠丝杠带动所述工作台移动。

3.根据权利要求1或2所述的刚柔耦合运动平台，其特征在于，所述柔性铰链为弹簧片，所述工作台与所述弹簧片通过中部压块连接在一起，所述弹簧片两头又通过另外两个端部压块与所述框架紧压在一起；

所述中部压块能够更换为不同宽度的压块；

所述端部压块能够改变压紧位置。

4.一种滚珠丝杠驱动的刚柔耦合运动平台的控制方法，其特征在于，

所述滚珠丝杠驱动的刚柔耦合运动平台包括：基座，固定在所述基座上的直线导轨、刚柔耦合平台、伺服电机、滚珠丝杠、导轨滑块、位移传感器和驱动控制器；

所述刚柔耦合平台包括：框架和工作台，所述框架和工作台通过柔性铰链连接；

所述伺服电机连接驱动所述滚珠丝杠；

所述工作台与所述滚珠丝杠连接；

所述框架通过所述导轨滑块与所述直线导轨连接；

所述位移传感器用于反馈所述工作台的位置；

所述驱动控制器驱动所述滚珠丝杠带动所述工作台移动；

所述控制方法包括：半闭环控制方式、双反馈控制的全闭环控制方式和双反馈自抗扰控制方式；

所述半闭环控制方式为根据规划的轨迹为控制目标，以所述伺服电机的位置反馈构成位置环，所述伺服电机的速度构成速度环，产生控制信号给电流环，驱动所述滚珠丝杠带动所述工作台移动；

所述双反馈控制的全闭环控制方式为根据规划的轨迹为控制目标，以所述工作台的位置反馈构成位置环，伺服电机的速度构成速度环，产生控制信号给电流环，驱动所述滚珠丝杠带动所述工作台移动；

所述双反馈自抗扰控制方式为根据规划的轨迹为控制目标，以所述工作台的位置反馈构成位置环，所述伺服电机的速度构成速度环，以所述伺服电机位置转化为直线位移为目标，所述工作台位置反馈为实际位置，以位置偏差和控制量为输入，进行扰动估计的扩张状态观测，并将估计的扰动修改控制信号，产生控制信号给电流环，驱动所述滚珠丝杠带动所述工作台移动。

5.根据权利要求4所述的刚柔耦合运动平台的控制方法，其特征在于，

当精度要求为微米级时，采用所述半闭环控制方式；

当精度要求为亚微米级时，采用所述双反馈控制的全闭环控制方式；

当精度要求为纳米级时，采用所述双反馈自抗扰控制方式。

6.根据权利要求5所述的刚柔耦合运动平台的控制方法，其特征在于，

所述微米级为精度要求大于1μm；

所述亚微米级为精度要求0.1～1μm；

所述纳米级为精度要求小于0.1μm时。