[发明专利]基于模糊小脑模型关节控制器的XY运动平台轮廓控制装置

说明书

基于模糊小脑模型关节控制器的XY运动平台轮廓控制方法与装置，其特点是该装置包括电压调整电路、整流滤波单元、IPM逆变单元、数字信号处理器DSP的事件管理器、霍尔传感器、光栅尺、电流采样电路、位置采样电路和IPM隔离驱动保护电路，DSP内还设置有位置信号给定器、直线电机信号采集器以及PI控制器、FCMAC控制器和驱动器；该方法用FCMAC设计速度控制器，减小跟踪误差，进而间接地提高直接驱动XY运动平台的轮廓加工精度。本发明适用于任意轨迹的轮廓加工任务，能实现高精度的轮廓控制且具有较好的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及一种用模糊小脑模型关节控制器(FCMAC)设计单轴速度控制器间接减小轮廓误差的方法与装置，特别涉及一种基于模糊小脑模型关节控制器的XY运动平台轮廓控制方法与装置，属于自动化控制以及数控领域。

背景技术

当今世界各国装备制造业广泛采用数控技术提高制造能力和水平。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径之一。XY数控平台系统的精密轮廓跟踪控制在数控机床中具有代表性，对提高数控系统加工精度和性能具有重要的作用。

XY平台数控系统是由轴向方向上相互垂直的两台永磁直线同步电机(PMLSM)直接驱动而成，用以完成精密轨迹的加工运动。相对于传统的间接驱动方式，直线电机直接驱动方式具有明显的优势。然而，伺服系统对负载扰动、端部效应和摩擦力扰动等不确定性更为敏感，增加了电气控制上的难度，使其伺服性能降低。随着对数控系统的精度和速度的要求越来越高，对伺服控制器也提出了更高的要求。提高加工速度可以缩短加工时间，提高加工效率，然而在 XY平台实现高速加工时，若跟踪轨迹有较剧烈的变化或者轮廓轨迹上存在较大弯曲，导致轮廓跟踪误差增大，严重影响轮廓加工精度。

发明内容

本发明的目的就在于解决现有技术的上述不足，经过反复研究和大量试验后提供一种基于模糊小脑模型关节控制器的XY运动平台轮廓控制方法与装置。本发明为了在加工精度和加工速度之间取得平衡，解决XY平台高速度和高精度之间的矛盾，设计了FCMAC速度控制器，它兼具快速性和自学习能力，能准确及时地抑制不确定因素对加工系统的影响，达到减小直接驱动XY平台单轴跟踪误差，进而间接减小XY平台的轮廓误差的目的。

本发明给出的这种基于模糊小脑模型关节控制器的XY运动平台轮廓控制装置，其特征在于该装置包括电压调整电路、整流滤波单元、IPM逆变单元、数字信号处理器DSP的事件管理器、霍尔传感器、光栅尺、电流采样电路、位置采样电路和IPM隔离驱动保护电路，其中DSP 内还设置有位置信号给定器、直线电机信号采集器以及PI控制器、FCMAC控制器和驱动器，一旦系统出现过压、过电流、欠电压等故障，DSP将封锁PWM输出信号，以保护IPM模块。

交流电压输出至整流滤波单元输入端，整流滤波单元输出端接入IPM逆变单元，IPM与电机相连，电机机身装有光栅尺，光栅尺连接位置采样电路输入端，霍尔传感器采集电机电流信号，输出至电流采样电路，电流采样电路输出端和位置采样电路输出端均接入DSP，DSP输出信号至电压调整电路输入端和IPM隔离驱动保护电路，电压调整电路对交流电压进行调整，IPM 隔离驱动保护电路接入IPM逆变单元。速度和位置信号是通过分辨率为400线的增量式光电编码器来检测的，它产生脉冲信号A和B，送至DSP的事件捕获口，利用捕获口单元的计数功能得到转子的转速，位置由Z信号获得。

本发明给出的这种的于模糊小脑模型关节控制器的XY运动平台轮廓控制方法，其特点是：用FCMAC设计速度控制器，减小跟踪误差，进而间接地提高直接驱动XY运动平台的轮廓加工精度，包括步骤如下：

步骤1：由TMS320F2812数字信号处理器内的位置信号给定器提供给XY运动平台两轴相应的位置信号指令，作为两轴的位置控制量输入；

步骤2：通过信号采集器对位置、速度以及电流信号进行采样且通过两轴给定与实际输出的比较获得位置偏差信号；