【摘要】：由于H型運(yùn)動平臺具有雙直線電機(jī)共同驅(qū)動的平行系統(tǒng),以及其高精度和高動態(tài)性能的優(yōu)點(diǎn),近些年已經(jīng)在越來越多的領(lǐng)域獲得應(yīng)用。本文針對H型運(yùn)動平臺不確定擾動及其雙軸機(jī)械耦合的問題,建立包含橫梁干擾力的雙軸數(shù)學(xué)模型。設(shè)計(jì)H型運(yùn)動平臺單軸全局滑模控制器和雙軸遞歸小波模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償控制器,以提高平臺的跟蹤精度和同步精度。首先,本文介紹了永磁直線同步電機(jī)和H型運(yùn)動平臺的發(fā)展現(xiàn)狀、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理。針對直線電機(jī)驅(qū)動的H型運(yùn)動平臺在實(shí)際應(yīng)用過程中,由于X軸負(fù)載往復(fù)運(yùn)動造成的Y方向雙直線電機(jī)受力不均問題,建立了考慮變化橫梁干擾力與不確定項(xiàng)的H型運(yùn)動平臺數(shù)學(xué)模型。然后,根據(jù)永磁直線同步電機(jī)的負(fù)載變化及擾動問題,設(shè)計(jì)了單軸全局滑�？刂破�,提高系統(tǒng)跟蹤精度并抑制高頻抖振。利用李雅普諾夫定理,驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的全局滑�？刂破鞯姆�(wěn)定性。為了提高運(yùn)動平臺雙軸同步精度,將單軸跟蹤誤差與雙軸同步誤差相結(jié)合,根據(jù)結(jié)合后的混合誤差設(shè)計(jì)雙軸交叉耦合控制器,并將混合誤差作為單軸控制器的輸入信號。使用MATLAB/Simulink對所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真,驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的方法可以減小系統(tǒng)的跟蹤誤差與同步誤差。最后,為了進(jìn)一步減小運(yùn)動平臺的雙軸同步誤差,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性,將能夠進(jìn)行時變信號分析的小波轉(zhuǎn)換和具有動態(tài)能力的遞歸結(jié)構(gòu)與模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)能力對小波函數(shù)中的伸縮與平移因子、模糊結(jié)構(gòu)中的均值與標(biāo)準(zhǔn)差以及各層之間的連接權(quán)重進(jìn)行學(xué)習(xí)調(diào)整,根據(jù)雙軸同步誤差設(shè)計(jì)遞歸小波模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償器取代交叉耦合同步控制器。使用MATLAB/Simulink對所設(shè)計(jì)的補(bǔ)償器進(jìn)行仿真,并與采用交叉耦合控制器的仿真結(jié)果進(jìn)行比較,分析兩種控制器的仿真結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP273;TP183;TM359.4
【圖文】：

加工的工件質(zhì)量，因此人們對精密運(yùn)動平臺的需求越來越高，全球的企業(yè)集團(tuán)、高校與研究所對 H 型運(yùn)動平臺均展開了深入的研究。從商業(yè)市場的角度來看，LinMot、Akribis、Aerotech、ETEL、Kollmorgen、Sumitonmo及 Yokogawa 等公司均針對 H 型運(yùn)動平臺進(jìn)行了研究與生產(chǎn)。LinMot 生產(chǎn)的精密龍門雙驅(qū)平臺最大速度可達(dá)到300mm/s ，最大加速度0.3G ，有效行程200mm，重復(fù)精度 1μm，定位精度 2μm。Akribis 所生產(chǎn)的 GHD510 大理石雙驅(qū)龍門平臺有效行程為510mm ，橫梁軸峰值推力為 692.4N ，龍門軸峰值推力為 878N ，0.1μm 分辨率時重復(fù)精度為 ，0.5μm分辨率時重復(fù)精度為 2.5μm，1μm分辨率時重復(fù)精度為 5μm。Aerotech 科技生產(chǎn)的 ABG10000 龍門式空氣軸承直線電機(jī)平臺如圖 1.1 所示，其行程范圍為1000mm，定位精度 2μm，重復(fù)定位精度 0.5μm，直線度為 ，平面度為 。ETEL所生產(chǎn)的METIS二維平臺如圖1.2所示，該平臺運(yùn)動行程為320mm，最高轉(zhuǎn)速1.2m/s，最高加速度212m/s ，位置定位精度 25nm，雙向重復(fù)精度 0.4μm。

加工的工件質(zhì)量，因此人們對精密運(yùn)動平臺的需求越來越高，全球的企業(yè)集團(tuán)、高校與研究所對 H 型運(yùn)動平臺均展開了深入的研究。從商業(yè)市場的角度來看，LinMot、Akribis、Aerotech、ETEL、Kollmorgen、Sumitonmo及 Yokogawa 等公司均針對 H 型運(yùn)動平臺進(jìn)行了研究與生產(chǎn)。LinMot 生產(chǎn)的精密龍門雙驅(qū)平臺最大速度可達(dá)到300mm/s ，最大加速度0.3G ，有效行程200mm，重復(fù)精度 1μm，定位精度 2μm。Akribis 所生產(chǎn)的 GHD510 大理石雙驅(qū)龍門平臺有效行程為510mm ，橫梁軸峰值推力為 692.4N ，龍門軸峰值推力為 878N ，0.1μm 分辨率時重復(fù)精度為 ，0.5μm分辨率時重復(fù)精度為 2.5μm，1μm分辨率時重復(fù)精度為 5μm。Aerotech 科技生產(chǎn)的 ABG10000 龍門式空氣軸承直線電機(jī)平臺如圖 1.1 所示，其行程范圍為1000mm，定位精度 2μm，重復(fù)定位精度 0.5μm，直線度為 ，平面度為 。ETEL所生產(chǎn)的METIS二維平臺如圖1.2所示，該平臺運(yùn)動行程為320mm，最高轉(zhuǎn)速1.2m/s，最高加速度212m/s ，位置定位精度 25nm，雙向重復(fù)精度 0.4μm。

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本文編號：2740401