音圈直線電機滑模變結構控制方法

張鑫宇,吳忠實,周淼磊

(吉林大學通信工程學院,吉林 長春 130022)

0 引 言

音圈直線電機是一種典型的永磁電機執行器,其輸出力的大小由通電導體的電流大小決定,受力方向由通電導體的電流方向決定[1]。音圈直線電機具有納米級的定位精度,結構相對簡單,并且其工作時不需要柔性鉸鏈等復雜的裝置進行傳動,因此廣泛應用于小行程、高頻率和高精度的重復定位領域[2-5]。但是其本身存在著非線性特性,這一特性對其定位精度產生了嚴重影響[6]。

為了消除非線性特性對音圈直線電機定位精度的影響,實現高精度定位控制,研究人員對其進行了大量的研究。電子科技大學的高椿明[7]等提出了一種基于擾動觀測器(DOB)的H∞控制方法,實驗結果表明提出的控制方法增強了系統的魯棒性。張武軍等[8]設計了一種結合模糊預測補償器的PID控制方法,并將該算法應用在一自由度音圈直線電機上,實驗結果表明提出的控制算法可將誤差控制在15 μm的以內。臺灣淡江大學許春飛等[9]使用PD控制并結合自學習模糊邏輯控制器,設計了一種復合控制方法,實驗結果表明所提出的混合控制器在音圈直線電機載荷發生變化時也具有良好的跟蹤性能。陳子印等[10]針對具有參數不確定性的音圈電機驅動的指向鏡系統,設計了一種自適應動態面控制方法,為了減小濾波誤差,基于系統的跟蹤誤差構建了補償環節,仿真結果證明了所設計控制器的有效性。文獻[11]中將擴張狀態觀測器和積分器與傳統的復合非線性反饋控制相結合,提出了一種改進的復合非線性反饋控制方法,實驗結果表明所提出的控制方法提高了系統的穩態精度和抗擾性能。……