2017年5月31日

直驅(qū)轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)的優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡滑模位置控制研究

當今直驅(qū)轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)是迎合高檔數(shù)控機床向高速、精密及高自動化方向發(fā)展的要求而提出的一種新的驅(qū)動技術，與高速電主軸及直線電機一起構成了商檔數(shù)控系統(tǒng)直驅(qū)技術的三大研究對象。直驅(qū)轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接影響了數(shù)控系統(tǒng)的整體性能。數(shù)控轉(zhuǎn)臺的傳統(tǒng)驅(qū)動方式是由蝸輪蝸桿等機械傳動機構實現(xiàn)的，這種方式易造成機械振動、呻應緩慢、動態(tài)剛度差及非線性誤差等，從而不能很好地滿足數(shù)控轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)的高精度加工。直驅(qū)轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)消除了中間傳動環(huán)節(jié)，直接由環(huán)形永磁力矩電機驅(qū)動，這種驅(qū)動方式具有大轉(zhuǎn)矩、低能耗、快速響應等特點，為實現(xiàn)系統(tǒng)的高速響應、準確定位等提供了可能性。但是由于直驅(qū)轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)存在參數(shù)變化、高度非線性及機械諧振等不確定性因素，從而給直驅(qū)轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)的控制帶來了一定的難度。傳統(tǒng)的控制方式都依賴于系統(tǒng)的數(shù)學模型。滑模控制具有快速響應、對參數(shù)變化及擾動不靈敏等優(yōu)點，但是這種控制方式容易出現(xiàn)“抖振”.很多學者針對此問題做了研究。消除抖振的常用方法是邊界層的方法，通過改變邊界層的厚度來獲得******抗振效果，該方法能夠保證系統(tǒng)狀態(tài)收斂到滑模面為中心的邊界層，但不能使狀態(tài)收斂到滑模。高為炳川提出來利用趨近律的變結(jié)構控制方法來消除抖振，K JUNG等將模糊控制應用于趨近律中，使滑動模態(tài)的品質(zhì)得到進一步改替，消除了系統(tǒng)的高頻抖振。P KACHROO等在邊界層內(nèi)，對切換函數(shù)s(x)采用低通濾波器，得到平滑的s(x)信號，并采用內(nèi)膜原理，設計了一種新型的帶有積分和邊界層厚度的飽和函數(shù)，有效地降低了抖振。文獻[9一11]利用觀測器來消除外界干擾及不確定項的影響.有效地減弱了抖振，具有較高的估計精度，但不能有效快速地實現(xiàn)系統(tǒng)的跟蹤。晃紅敏等采用動態(tài)滑模控制方法實現(xiàn)了移動機器人的位里跟蹤控制，明顯地消除了抖振。文獻[12]提出一種基于模糊自學習的滑模變結(jié)構控制方法，用模糊滑模控制器來代替滑模切換控制部分，保證了控制律的連續(xù)性，減少了抖振，但是無法有效地消除抖振。文獻[13]將滑模控制分為神經(jīng)網(wǎng)絡控制和線性反饋控制兩部分，‘利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的箱出代替滑模控制中的符號函數(shù)，既保證了控制律的連續(xù)性，又從根本上消除了抖振。作者提出了一種優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡滑模位里控制，利用兩個神經(jīng)網(wǎng)絡分別實現(xiàn)系統(tǒng)的等效滑模控制和切換滑模控制，并通過遺傳算法實現(xiàn)兩個神經(jīng)網(wǎng)絡的訓練權值的在線優(yōu)化

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