[发明专利]一种精密运动台扰动力辨识方法

说明书

一种精密运动台扰动力辨识方法，具体涉及一种精密直线电机推力波动的辨识系统与方法，属于精密运动系统扰动抑制领域。所述的扰动力辨识系统由运动平台、反馈控制器、前馈控制模块以及轨迹生成器组成。扰动辨识方法包括：一通过傅里叶分析得到推力波动的主要谐波成分；二通过实验获得单位脉冲脉冲响应，从而得到脉冲响应对应的Toeplitz矩阵；三构造前馈基函数；四通过迭代实验来更新扰动力幅值参数。本精密运动台扰动力辨识方法基于闭环控制方式，避免了对台体造成物理损伤；同时不需要额外的机械机构配合，经济成本较低。

技术领域

本发明属于精密运动系统扰动抑制领域，具体涉及一种精密运动台扰动力辨识方法。

背景技术

随着现代工业对高端制造装备产量和质量等要求的不断增加，精密直线运动平台在高端装备中得到了广泛的应用。在众多的高端装备，如数控机床、共焦显微镜等设备中，均需要精密直线运动平台作为传动机构来实现高精度的运动。传统的旋转电机与滚珠丝杠组成的机构以不能满足高端制造装备的高性能需求。直线电机具有刚度高、无间隙传动、结构简单、推力密度大、动态响应快等优点，在高端制造装备中得到了广泛应用。

影响直线电机运动精度的因素有很多，例如电机结构、控制器带宽等，其中由齿槽效应和端部效应引起的推力波动是影响直线电机运动精度的一个主要扰动源。目前推力波动的补偿方法主要有两种。第一种是通过优化电机结构、改变磁铁的排布方式或调节关键结构尺寸等机械设计方法；另一种是不改变原有的电机结构，采用软件手段来辨识直线电机的推力波动，然后将辨识出来的扰动力通过前馈的方式来作为到电机上，抵消原推力波动的影响。第一种方法需要改变电机的机械结构，成本较高，设计繁琐，方案一旦确定，难以更改，而第二种基于扰动力辨识的方法不需要破坏原有电机的机械结构，在实际工程中得到了广泛应用。

目前的直线电机推力波动辨识方法，往往采用开环控制方式，容易对运动台造成机械损伤；另外部分辨识方法需要额外的机械件的配合才能实现精确辨识，额外增加了经济成本，而且需要精准的实验设计方案，不易操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种精密运动台扰动力辨识方法，是为了解决传统扰动力辨识方法大多采用开环控制方式，辨识过程容易对台体造成物理损伤的问题；另外部分传统辨识方法采用纯机械方式，扰动力辨识过程需要额外的机械机构配合，辨识精度严重依赖机械系统且额外的机械结构增加了经济成本。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种精密运动台扰动力辨识系统，它由运动平台P、反馈控制器C_fb、前馈控制模块u_ff以及轨迹生成器C_r组成；

轨迹生成器C_r的输出为参考轨迹r，反馈控制器C_fb的输出值为反馈控制量 u_fb，运动平台P的输出为实际位置y；将参考轨迹r和实际位置y的误差值e输入给反馈控制器C_fb，反馈控制器的输出值u_fb和前馈控制量u_ff之和u输入给运动平台P。

所述的一种精密运动台扰动力辨识方法，它的方法步骤为：