H∞鲁棒控制提升精密直线电机位移装置稳定性与精度

本文主要探讨了H∞鲁棒控制在精密直线电机位移装置中的应用。精密直线电机因其高精度和稳定性在许多领域如精密机械、光学制造等中得到广泛应用，然而，其系统性能易受负载扰动、切削力波动以及参数变化等因素的影响，这可能导致控制精度下降和系统稳定性降低。针对这些问题，研究者们提出了采用H∞鲁棒控制算法来提升系统性能。 H∞鲁棒控制是一种基于H∞范数理论的控制策略，它强调在面对不确定性因素时，控制器应能够在保持系统性能的同时，提供最大的鲁棒性。通过在频率域选择加权函数，并将这些函数转化为状态空间模型，研究人员能够优化控制器的设计，使其在处理各种不确定性和干扰时仍能维持精确的位移控制。 论文中的仿真实验结果显示，相比于传统的学习迭比例积分微分控制（PID）——PID控制虽然在某些情况下表现出良好的稳态跟踪性能，如达到±4μm的误差，但遇到复杂环境时其性能会下降。而H∞鲁棒控制则显著提高了系统的跟踪精度，达到了±0.4μm的更优稳态误差，显示出更强的抗干扰能力和鲁棒性。 H∞控制的优势在于它能在保证系统稳定性和性能的同时，对不确定性的容忍度更高，这使得精密直线电机位移装置在实际应用中更加可靠。研究结果对于精密机械制造领域的工程师来说具有重要意义，提供了设计和优化此类设备控制系统的新思路，有助于提升整体系统的精度和可靠性。 本文的研究成果发表于《清华大学学报(自然科学版)》2006年第46卷第11期，由颜菡、王先逵、段广洪和赵彤四位作者共同完成，得到了国家自然科学基金和国家“十五”科技攻关项目的资助。作者颜菡还是一位在读博士研究生，她的邮箱地址供同行交流使用。 H∞鲁棒控制技术在精密直线电机位移装置中的应用为解决实际工程中的动态控制问题提供了一种有效且稳健的解决方案，是现代精密机械控制领域的重要研究成果。