【摘 要】
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超精密机床需要高精度的运动控制才能够实现超精密加工,而直线电机由于可以直接输出直线运动,便于提高运动精度,所以逐渐应用于超精密机床。本文以直线电机进给轴为对象,以提高其跟随性能为目标,研究其自适应控制算法。主要研究工作包括:（1）通过最小二乘法辨识获得了直线电机的模型参数,建立了直线电机的数学模型;设计了PID+前馈控制器,利用粒子群算法完成了PID参数的整定,基于误差补偿确定了前馈参数;利用So
【基金项目】
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国防基础科研科学挑战专题“面向精密物理实验的极端制造领域基础问题研究”中的子课题“多轴联动精密机床误差敏感源辨识及敏感误差对复杂曲面加工质量的影响规律”
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超精密机床需要高精度的运动控制才能够实现超精密加工,而直线电机由于可以直接输出直线运动,便于提高运动精度,所以逐渐应用于超精密机床。本文以直线电机进给轴为对象,以提高其跟随性能为目标,研究其自适应控制算法。主要研究工作包括:（1）通过最小二乘法辨识获得了直线电机的模型参数,建立了直线电机的数学模型;设计了PID+前馈控制器,利用粒子群算法完成了PID参数的整定,基于误差补偿确定了前馈参数;利用Sobol敏感性分析方法研究了PID+前馈控制器的各个控制参数对跟随误差的敏感程度。（2）为提高直线电机的跟随性能,将模糊控制器与PID控制器相结合,设计了前馈+模糊PID控制器,在控制过程中对比例、积分、微分参数进行动态调整;利用Sobol敏感性分析方法研究了前馈+模糊PID控制器的各个控制参数对跟随误差的敏感程度。（3）设计了子模糊控制器,对模糊PID的量化因子进行在线调整;为降低模糊规则和隶属度函数设计过程中的主观因素对控制性能的不利影响,利用神经网络对模糊规则和隶属度函数进行了优化,建立前馈+自调整量化因子模糊神经PID控制器。（4）建立了以上三种控制算法的仿真模型,以阶跃信号为系统的输入,加入负载干扰,进行了仿真实验。结果表明前馈+自调整量化因子模糊神经PID控制器具有更好的跟随性能和抗扰性能。
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