针对永磁直线同步电机激光切割运动平台的位置伺服控制低抖振、高精度、强鲁棒的要求, 在传统双幂次滑模趋近律的基础上, 提出一种变边界层的双幂次滑模趋近律带滑模扰动观测器的复合趋近律滑摸控制方法。变边界层方法是对控制系统的控制精度要求和降低抖振的权衡, 而所提出的方法又继承了传统双幂次滑模趋近律方法的有限时间收敛特性。为了降低控制系统设计的保守性, 设计了一种基于超螺旋算法的滑模扰动观测器对系统的未知扰动进行估计, 并在此算法中添加一个幂指数, 通过仿真实验证明了提高幂指数的数值可加快未知扰动的估计值的收敛速度。结合Lyapunov稳定性理论, 证明了闭环系统的稳定性。最后, 搭建了用于激光切割的永磁直线同步电机平移试验台对所提出的控制器进行测试。实验结果表明: 本文所提出的控制器的位置跟踪误差不超过1 μm, 且误差波动较小, 能够满足伺服控制系统的要求。

以经典三闭环控制系统为研究对象,对其误差源做了较为详尽的分析,将系统误差分为通过算法可调节的误差和通过算法无法调节的误差两大类。文中对舍入误差、传感器量测误差、采样率误差和带宽引入的误差这四种主要的误差源做了定量分析,并从物理运动学角度按由内环到外环的顺序分析了这几种误差在环间的传递与叠加。通过这种对误差的定量分析,可以直观的观察各类误差在总误差中所占的比重,为有针对性的设计系统提供了重要的理论依据。最后以某光电量测设备为控制对象进行了实验,实验结果表明该误差源分析理论是可行的。