第12卷第5期电机与控制学报Vol112No152008年9月ELECTRICMACHINESANDCONTROLSep.2008高性能机械伺服系统运动控制技术综述刘强(华侨大学机电及自动化学院,福建泉州362021)摘要:高性能机械伺服系统广泛应用于民用及军事工业领域,其性能的改善可以提高设备的生产能力和产品质量。回顾了高性能运动控制技术的发展历程,归纳出高性能运动控制器的基本设计思想;总结了近年来在前馈跟踪控制、闭环控制以及摩擦补偿技术方面的主要研究成果;最后讨论了该领域尚待解决的问题。关键词:运动控制;摩擦;前馈;伺服系统;高性能中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:1007-449X(2008)05-0603-07SurveyonmotioncontroltechnologiesofhighperformancemechanicalservosystemsLIUQiang(CollegeofMechanicalElectronicandAutomation,HuaqiaoUniversity,Quanzhou362011,China)Abstract:Highperformancemechanicalservosystemsarewidelyusedincivilandmilitaryindustries,andforthesesystems,theperformanceimprovementoftheservocontrollercanincreaseproductivityandproductquality.Thedevelopmentofhighperformancemotioncontroltheoryisreviewed,andthebasicdesignprinciplesofservocontrollersaresummarized;Contributionsfromdigitalfeedforwardtrackingcon2trolscheme,closedloopcontrollerdesignandfrictioncompensationmethodaresurveyed.Finally,sever2alproblemswhichrequirefurtherinvestigationofhighperformancemotioncontrolarediscussed.Keywords:motioncontrol;friction;feedforward;servosystem;highperformance研究领域,其发展直接影响并带动其他一些工业应1引言[1]用领域:①半导体加工领域,如显微镜XY校正、随着现代科技的进步和工业的发展,人类对于激光直写技术及晶片探测技术等;②磁(光)存储介机械伺服系统性能要求越来越高,如静态定位精度质加工领域,如磁头加工、光盘定位控制及精密磨削指标,对旋转类伺服系统,已经达到角秒数量级,对切分技术等;③光学仪器加工领域,如光学镜头金刚于直线运动机械,达到纳米数量级,此外还有两个重石磨削机、光学磨床、码盘和光栅刻线机及钻石快速要的性能指标是跟踪频带和低速性能。文献中对高切削机等;④武器仿真领域,如飞行仿真转台、加速性能伺服系统的提法并不统一,有“highperform2度实验台及负载模拟器等;⑤其他,如绘图机、坐标ance”和“highprecision”两个词,虽然有些文献采用测量机及视觉光学校正系统等。“highprecision”一词作修饰语,但其实际含义已经高性能伺服系统驱动部件包括各类电机,如直不仅仅是静态性能要求。流电机,无刷电机,永磁同步电机,直线电机等;直流高性能机械伺服系统运动控制理论是一个重要电机通常采用脉冲调宽(PWM)型驱动器,交流永收稿日期:2007-09-28基金项目:福建省自然科学基金项目(E0510023);福建省高等学校新世纪优秀人才计划资助项目作者简介:刘强(1972-),男,副教授,主要研究方向为鲁棒控制、自适应控制、高性能伺服控制理论及应用。406电机与控制学报第12卷磁同步电机采用基于磁场定向控制技术的驱动器;的集合过大,其中包含了一部分在应用中不可能发位置反馈元件一般具有很高的精度,主要有光(栅)生的对象。尽管鲁棒最优控制在数学上很完美,但码盘,光栅尺,感应同步器等;速率测量元件主要采应用中更需要简单有效、易于执行的控制方法。用测速发电机,由于其精度低且存在纹波,使用日益近年来,鲁棒双环控制框架成为高性能运动控制减少;运动控制器硬件一般采用DSP、工业PC及各器设计的主要发展趋势。其共同特点是控制器有两类