[发明专利]一种进给系统双位置环反馈的抗扰控制器

摘要

本发明公开了一种进给系统双位置环反馈的抗扰控制器，主要用于进给系统高速高精控制。此控制器采用电机旋转角位置θM_list与负载位置xL_list反馈的双位置环反馈；反馈的两环都具有位置控制器和状态观测器；状态观测器在线实时的评估进给系统的总扰动并进行补偿，以获得较高的抗扰能力；在实时补偿总扰动基础上，利用输入信号与反馈测量信号的误差及其微分设计线性反馈率，以获得较高的控制带宽；此外，通过速度与加速度前馈，可进一步提高控制器的控制性能。因此，本发明具有较高的控制带宽、较高的抗干扰能力和较强的鲁棒性，此外，还具有算法简单、控制参数物理意义明确且易调试等特点。

主权项

一种进给系统双位置环反馈的抗扰控制器，其特征在于，所述控制器采用电机旋转角位置θM_list与负载位置xL_list反馈的双位置环反馈，包括负载位置控制器(1)、电机位置控制器(3)、负载位置状态观测器(2)和电机位置状态观测器(4)；所述负载位置控制器(1)利用负载参考位置xLr与负载实际位置之间的误差eL1及其微分误差eL2设计线性反馈率，得到负载位置的控制量xL0；所述负载位置状态观测器(2)利用电机角位置的等效直线位置xM_list和负载的实测位置xL_list评估得到负载位置的评估值ZL1、负载速度的评估值ZL2/ZLR1以及负载位置反馈环的总扰动ZL3/ZLR2；所述电机位置控制器(3)利用电机位置指令信号xMr与电机实际位置之间的误差eM1及其微分误差eM2设计线性反馈率，得到电机位置的控制量xM0；所述电机位置状态观测器(4)利用输入电机控制量u和电机的等效直线位置xM_list评估得到电机等效直线位置的评估值ZM1、电机等效直线速度的评估值ZM2/ZMR1以及电机位置反馈环的总扰动ZM3/ZMR2；所述的电机位置状态观测器(4)通过第二线性扩张状态观测器LESO(4.2)利用输入电机控制量u和电机等效直线位置xM_list评估得到电机等效直线位置的评估值ZM1、电机等效直线速度的评估值ZM2以及电机位置反馈环的总扰动ZM3，其算法如下：ZM1.=ZM2+βM1(xM_list-ZM1)ZM2.=ZM3+βM2(xM_list-ZM1)+bM0uZM3.=βM3(xM_list-ZM1)]]>式中，bM0表示电机位置反馈环中被控对象的控制增益，βM1,βM2,βM3为观测器的增益，通过合适的选择，使得ZM1→xM_list，ZM3→f，f为进给系统的总扰动，利用极点配置的方法，把状态观测器的极点都配置在‑ωM0处，因此βM1＝3ωM0,或者按照ITAE准则，选择观测器增益βM1＝1.75ωM0,ωM0表示观测器的带宽。