超声电机速度与位置的高精度控制

• 作者: 李华峰 范世珣 范大鹏 郑杰基 陈宁
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 工学
• 关键词: 超声电机 速度平稳性 微步进特性 定位精度
• 年，卷（期）: 2020,（4）
• 所属期刊栏目: 超声电机新型功能材料及高精度测量控制技术
• 页码范围: 790-799
• 页数: 10页
• 分类号: TM356
• 字数: 4674字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/OPE.20202804.0790

摘要

由于超声电机压电材料、摩擦材料、接触界面的非线性,速度平稳性和位置控制精度不高,这在一定程度上制约了它在高端精密装备中的应用.本文介绍了一种实现超声电机速度、位置高精度控制的方法.从连续运动与步进运动两个维度分析了超声电机的速度调控机理,阐明了速度波动的误差来源,建立了以幅值、频率为输入量,融合稳态环节与动态环节的速度模型.为了准确预测步进位移量,建立并辨识了启动-关断两段式二阶速度模型;接着采用双环复合控制算法实现了高平稳性速度控制,并通过驱动参数优化实现了电机的高分辨率位置控制.最后,运用分段逼近策略实现了高精度定位.实验结果表明,在速度控制方面,采用双环复合方法控制的速度平稳性为0.44％,相比单速度环的控制效果提升了一倍;在位置控制方面,超声电机的开环位置分辨率达到了0.375 μrad,定位精度达到了1.7μrad.本文提出的控制方法综合了不同参数及不同环路的调控特点,有效提高了超声电机的速度与位置控制精度,为超声电机在精密装备中的拓展应用奠定了基础.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	范大鹏	国防科技大学智能科学学院	62	769	17.0	25.0
2	李华峰	南京航空航天大学航空学院	33	333	11.0	17.0
3	范世珣	国防科技大学智能科学学院	16	239	8.0	15.0
4	陈宁	国防科技大学智能科学学院	8	32	2.0	5.0
5	郑杰基	国防科技大学智能科学学院	3	0	0.0	0.0