柔顺宏微操作系统动力学建模及振动抑制研究

来源：振动与冲击杂志2024年第9期北京时间：

作者：翁寅祥，杨依领，吴高华，崔玉国，魏燕定

单位：1. 宁波大学浙江省零件轧制成形技术研究重点实验室， 浙江 宁波315211；2. 浙江大学浙江省先进制造技术重点实验室， 杭州310027

摘要：针对高速大范围宏运动时柔顺微操作器的微纳振动问题，建立系统动力学模型并设计改进离散滑模控制策略对微观弹性振动进行抑制。首先以气浮宏动平台和压电纤维微操作器构成的宏微操作系统为对象，结合假设模态法、拉格朗日方程和非对称迟滞模型，建立系统综合机电动力学模型。然后，在所建模型基础上设计变速趋近律调节切换增益，从而实现非线性离散滑模控制。最终搭建宏微操作系统测控平台，并进行轨迹跟踪和振动抑制实验。在轨迹跟踪时，对于不同频率的正弦参考轨迹，所设计的控制策略均能精确跟踪给定信号且误差较小；在振动抑制时，当宏动平台沿梯形与S轨迹运动时，微操作器残余振动稳定时间比改进前分别减少26.1%和50.0%，比无控制时分别缩短53.6%和53.3%。验证了动力学模型与离散滑模控制的有效性，提高了系统控制精度与效率。

关键词：宏微操作系统；动力学建模；振动抑制；压电驱动；滑模控制