伺服系统技术的双模设计超精密机床操作员的挑战
超精密机床伺服系统双模设计：一种新型闭环位置控制方法的提出与实现
摘要：本文提出了一种新的双模控制方法，用于超精密机床伺服系统的设计。该方法能够有效地补偿执行机构在低速跟踪过程中遇到的死区非线性影响，提高了系统的稳态跟踪误差。通过实验证明，该方法可以在最大跟踪误差小于±0．1μm的情况下实现低速跟踪。
关键词：超精密机床；双模控制；死区非线性
为了保证超精密机床在正常工作状态下的高precision进给性能，本文首先对现有的伺服系统进行了分析，并发现由于摩擦力和动静摩擦力的不匹配导致执行机构存在死区非线性问题。这类问题会严重影响系统的稳态跟踪性能。
为了解决这一问题，本文提出了一个基于双模控制原理的新型闭环位置控制算法。在常规情况下，这个算法采用P型调节器来调整速度环，但当执行机构接近死区时，它会自动切换到一个特殊的补偿模式。在这个模式下，算法会添加一个额外的补偿项，以克服由于摩擦力引起的位移偏差，从而确保系统能够准确无误地达到目标位置。
实验结果表明，该算法能够显著提高超精密机床伺服系统在低速范围内的稳态追随能力，即使是在极其微小（±0．1μm）的距离范围内也能保持良好的追随性能。这一成果对于提升数控加工技术水平具有重要意义，对于制造业中的高precision零部件生产尤为关键。