【摘 要】
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现阶段光栅尺高精密工作台校准一般需要激光干涉仪等高精度的测量方式,工作台的运动控制目前普遍采用的是传统的PID控制方式。本文针对直线光栅尺的校准和基于此的伺服系统的
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现阶段光栅尺高精密工作台校准一般需要激光干涉仪等高精度的测量方式,工作台的运动控制目前普遍采用的是传统的PID控制方式。本文针对直线光栅尺的校准和基于此的伺服系统的控制做了研究,搭建了直线光栅伺服系统并应用了双读数头自校准的校准方式和伺服系统的自抗扰控制。本文分析了直线光栅测量系统的测量误差,并根据误差性质,分析了针对非线性误差的校准方式,介绍了双读数头测定测量系统非线性误差的原理,通过仿真实验验证了双读数头法测定非线性误差的可行性,并分析了测量噪声对测定结果的影响。本文为直线运动平台设计了自抗扰控制算法,算法采用经典自抗扰结构,扩张状态观测器接收系统直接输入(即最后形成积分串联型系统),状态误差反馈采用非线性形式的最速控制综合函数取反,通过仿真实验分析了自抗扰控制算法中一些参数对控制效果的影响,比较了自抗扰控制算法与传统PID控制算法对阶跃响应以及常值干扰的控制效果。本文搭建了以直线光栅为测量反馈装置,直线无铁芯电机为驱动方式的一维直线气浮高精密平台以及包括相关驱动器、控制器、上位机的伺服系统;编写了基于NI CompactRIO的LabVIEW程序,程序能实现双读数头的测量、PID与自抗扰的控制、添加模拟扰动等功能。本文进行了双读数头自校准实验和伺服系统自抗扰控制,并用激光干涉仪进行了比照。实验显示双读数头自校准的方法是有效的,自抗扰控制能有效地抑制常值扰动。
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