基于运动规划的柔性平台往复运动控制研究

作     者：李国鑫 郑军 杨志军 Li Guoxin;Zheng Jun;Yang Zhijun

作者机构：广东工业大学精密电子制造技术与装备国家重点实验室广州510006 佛山市华道超精科技有限公司广东佛山528225 

出 版 物：《机电工程技术》 (Mechanical & Electrical Engineering Technology)

年 卷 期：2025年第54卷第1期

页      面：66-70页

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2022YFB4701001) 佛山市南海区重点领域科技攻关项目(2230032004637) 

主　　题：柔性铰链 运动规划 自抗扰控制 扩张状态观测器 

摘      要：柔性平台是一种高速精密运动平台,由于系统中存在柔性铰链,会产生较大的非线性,传统PID算法的控制性能无法充分发挥,影响柔性平台在往复运动中的跟踪精度。因此设计了3阶S规划与自抗扰控制算法(ADRC)相结合的方法,该方法的关键在于引入运动规划,使系统输入信号更加平滑,不仅可以实现在快速变化的点位上平稳过渡,还能够提高系统的稳定性。同时,ADRC控制利用扩张状态观测器(ESO)的估计和补偿能力,有效地抵消了非线性对系统的影响,进一步提升了运动平台的跟踪性能和精度。这种方法可以有效应对系统的各种不确定性和外部扰动,提高系统的稳定性和控制性能。最后,通过150μm行程的往复运动实验进行了验证,在同样运用3阶S规划的情况下,PID因为系统存在非线性而控制性能较差;ADRC提高了系统的估计补偿能力,实现了精密定位。相比PID,ADRC的50Hz往复运动最大跟踪误差降低了42.1%,75Hz往复运动最大跟踪误差降低了38.3%。