基于内模理论的数控X-Y平台伺服双闭环控制优化设计

本文主要探讨了数控X-Y平台伺服控制系统的双内模控制策略。在当前的工业应用中，尽管内模控制技术在永磁同步电机、电流控制和感应电动机等领域已显示出显著效果，但在数控加工设备中的应用相对较少，且大多数现有研究集中在单内模控制系统上。 文章首先介绍了数控X-Y平台进给系统的机械结构，包括电机、伺服驱动器、传动轴和滚轴丝杠等组成部分。通过对系统动态特性的分析，作者推导出了平台位移与电机转角之间传递函数的表达式。通过简化处理，将系统的传递函数简化为一个线性关系。 随后，文章深入讲解了内模控制原理，这是一种常用的控制策略，通过在系统内部构建一个虚拟的、理想的模型（内模），实现对实际系统性能的改进。在反馈控制系统中，内模控制通常涉及一个反馈控制器（C(s)）、控制对象（G(s)）和不可测扰动（D(s)）。 针对数控X-Y平台伺服控制系统的双闭环系统，作者提出了创新的双内模控制结构，即同时采用位置和速度两个内模。速度控制器被设计为PI结构，具有良好的鲁棒性，能适应控制对象参数的变化；而位置控制器则采用了PID结构，设计简单，易于调整。这种双内模结构旨在提高系统的稳定性和精度。 实验部分展示了采用内模控制方法设计的伺服控制系统相较于传统工程设计方法，其性能得到了显著提升。这表明双内模控制在数控X-Y平台伺服系统中的应用具有明显的优势，能够有效改善系统的动态响应和控制精度，对于提高数控加工设备的性能具有重要意义。 总结来说，本文的研究不仅提升了数控X-Y平台伺服控制系统的控制性能，还为该领域的控制器设计提供了新的思路，对推动数控加工设备技术的发展具有积极的推动作用。