二维直线电机解耦控制方法研究

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直线电机是将电能直接转化成为直线运动的一种机电装置,其结构简单、推力大、速度快、运行效率高,避免了传统的滚珠丝杠传动中惯性大、机械滞后时间长等问题,使得它具有高定位精度、高运动加速度、高安全性和使用寿命长等优点,因此,在半导体微加工、电路板制造、微组装系统、光刻等精密加工领域中被广泛应用。随着高精度五轴联动数控机床的飞速发展,以及直线电机上述的独特优势,二维直线电机平台系统驱动控制已成为当前研究的热点。  本文对二维直线电机平台系统驱动控制进行了深入的研究,主要研究内容如下:  (1)根据二维直线电机系统中两轴之间的耦合问题,推导出两轴间耦合通道传递函数,并根据直线电机本身存在的非线性问题,搭建出二维直线电机系统的数学模型;为保证系统的稳定性,单轴控制采用含有速度环和位置环的双闭环结构。  (2)提出了一种基于前馈结构的双神经网络解耦控制方法。该方法不同于常用神经网络解耦控制,其根据二维直线电机两轴间的耦合结构特点和前馈控制结构的解耦方法,对应搭建了双神经网络模型,设计一种双神经网络的解耦控制策略,该控制方法可以消除二维直线电机两轴间的非线性强耦合对系统的影响。仿真结果表明,所提出的双神经网络前馈解耦控制方法与常用神经网络解耦方法相比,学习速度快,在起始阶段的解耦和跟踪方面都表现出很好的性能。  (3)在二维气浮直线电机平台系统上进行控制实验。将基于前馈结构的具有双神经网络解耦的控制方法在实验平台上进行了实验,并与常用神经网络解耦的控制方法进行对比分析。实验的结果表明,所提出的基于前馈结构的具有双神经网络解耦的控制方法有效地提高了二维气浮直线电机平台的跟踪精度,满足了实际应用中的要求,验证了所提出的控制方法的有效性。
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