基于柔性铰链微动平台的自抗扰控制方法

来源：机床与液压杂志2024年第8期北京时间：

作者：彭皓，杨志军，蔡炳彧，白有盾

单位：广东工业大学，精密电子制造技术与装备国家重点实验室；广东工业大学，精密电子制造技术与装备国家重点实验室;佛山市华道超精科技有限公司；汕头职业技术学院机电工程系；广东工业大学，精密电子制造技术与装备国家重点实验室

摘要：微动平台一般以柔性铰链为导向机构，由于系统固有频率低，会严重限制传统PID算法的控制带宽，影响定位精度。因此，设计自抗扰控制算法（ADRC）将系统未建模动态与外部未知扰动共同视作“总扰动”，通过扩张状态观测器（ESO）进行估计和补偿，提高系统的控制带宽。为了充分利用已知的模型信息，设计基于模型的ADRC算法，将柔性铰链标称模型输入到ESO中，进一步提升系统的控制性能。最后，通过10 μm行程的点位运动实验进行验证。结果表明：因为控制带宽无法过大而导致PID难以响应，ADRC提高了控制系统带宽，实现了精密定位；模型ADRC进一步提升了响应速度与定位精度。相比ADRC，模型ADRC整定时间缩短了68.1%，最大跟踪误差降低了53.8%，定位精度提升了60.7%。

关键词：柔性铰链;微动平台;自抗扰控制;扩张状态观测器

基金资助：国家重点研发计划项目（2022YFB4701001）；国家自然科学基金联合基金项目（U20A6004）；国家自然科学基金青年科学基金项目（51905107）；国家自然科学基金面上项目（51875108）；广东省自然科学基金项目（2019A1515012004）