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现代机床业的发展日益向着自动化、高速化、精密化,柔性化、智能化的方向发展。滚珠丝杠副是数控机床、精密仪器和各种精密机械设备中的关键。滚珠丝杠进给系统是典型的位置伺服系统,也是数控机床的关键组成部分,因此进给传动部件动态特性的好坏直接影响到数控机床的工作性能和加工精度。而机床定位精度和跟踪精度很大程度上取决于进给伺服系统的输出能否准确地复制输入的要求。在机床进给伺服系统的设计和分析中,期望能够预测非线性因素对伺服性能的影响,如果这些不利影响在进行实际加工生产之前可以减小或消除,则可以降低成本或减少附加试验。 本文针对伺服系统中出现的各种干扰影响其性能的问题,提出有效的解决办法。提出用速度型干扰观测器来抑制各种干扰对伺服系统性能的影响,增强系统的鲁棒稳定性。主要原理是将实际输出和重构模型的输出之差作为等价干扰应用到重构模型,干扰观测器估计出这个等价干扰并将估计值作为补偿信号应用到输入端,在控制中引入等量补偿,实现对干扰的完全抑制。为了使干扰观测器易于实现,同时降低系统的测量噪声,在干扰观测器的输出端串联加入一个相对阶次等于或者高于名义模型相对阶次的滤波器,称之为Q滤波器。在模型中加入了一个传统的PID控制器,来增强系统的阻尼。在对象的名义模型正确条件下,干扰观测器和PID控制器的设计可以分开独立进行。该方法对负载变化、模型不确定性、摩擦、测量噪声等干扰均能有效抑制,且在实际系统中实现简单。 最后根据设计思想,用MATLAB/SIMULINK作为工具建立仿真系统模型,进行仿真。利用示波器直观地看到仿真波形。仿真结果表明,采用干扰观测器结合Q滤波器的伺服系统能够有效抑制干扰,并且具有良好的鲁棒稳定性。