第三章数控龙门加工中心双电磁悬浮系统交

叉耦合同步控制

3.1同步控制概述

同步控制技术是将电气传动技术、电力电子技术、信号技术、控制工程技术和机 械技术融为一体的综合性非常强的一种技术。同步控制技术的发展与其它有关技术的 发展紧紧关联在一起的。同步控制是指实现多个运行装置运行时步伐一致，广义上讲 是指系统中某一物理量协调一致。通常同步偏差和同步速度要求较高的系统要考虑单 回路之间的互相联系以使他们保持一致，而不只是提高单个回路控制精度的问题^[25]。 在多回路系统中通常会存在着强烈耦合和许多不确定性因素，这就需要研究新的提高 同步精度的理论算法和实现这一理论的方法。

同步控制技术能够使被控系统获得满意的控制精度和稳定的运行条件。近年来同 步控制技术以其灵动的工作特点开始被国内外的工业生产场所所采用。在机械生 产过程中由实际加工出来的位置到期望设定位置产生出来的轮廓误差会直接影响到 产品的精度和质量，降低同步误差是减小轮廓误差的核心部分。数控机床加工中心是 同步控制技术的典型应用。同步控制技术在当今机械生产中有了广泛地应用。在工程 中使用的机械设备如印花机筛乳钢机、同步振动机、乳钢机等都有同步控制的应用。 我国已有许多专家在学术理论上和实际应用中对同步控制技术做出了大量的理论研 究和模拟试验，成果颇丰。同步控制在现代加工设备中的应用有：大型、重型和超重 型数字控制机床移动平台多驱动电机的同步控制，以及一些专用的数控机床多轴同步 控制等。以上这些都是同步控制的应用。从广义的层面上说同步进给控制属于同步传 动领域。由于伺服系统对精度要求很高，因此相比于工程机械中同步控制，电气自动 化理论对悬浮系统的同步控制还是有许多不同的地方，具体的实现方法也各不相同。 近十几年经典控制理论的成熟和现代控制理论的蓬勃发展推动了同步控制的发展，同 时电气技术领域的发展同样为同步控制器的实现提供了有力保障。现代工业领域离不 开同步控制，尤其是多轴系统的联动控制，同步的概念已不仅仅是各输出轴相同 运动，也可以是按照一定比例输出。数控机床上位置同步是检验的关键。

目前对于同步控制的理论己经研究出了很多的控制方法，其中交叉耦合提高 同步性能人们喜爱，如交叉耦合控制、交叉耦合变增益控制、交叉耦合前馈 控制等等。这些方法都取得了一定的科研成果，但这些控制方法都没有从本质上来解 决多系统不同步的问题。例如用多个交流伺服电机同步驱动的系统，由于其存在转矩 有界性非线性不匹配性、负载和跟踪曲线不确定性以及非线性不匹配性转矩有界性等 关键技术难题，因此提尚他们的同步性能是比较困难的。如何在尚速局精度iu提条件 下获得良好的同步性能目前仍然没有很好方法。

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