1 直线电机运动控制原理 直线电机进给机构采用闭环控制，使用Renishaw高精度直线光栅尺作为位置反馈元件，安装于电机平台底部，与平台固定为一体，由于没有与电机直接接触，不会对直线电机运动产生磨擦力。光栅反馈信号首先进入放大器编码器输入端口，并由放大器的等量输出端口反馈到PMAC卡，组成双闭环反馈，根据光栅尺反馈的脉冲信号即可计算直线电机当前位置，由控制器的PID调节器根据目标位移与实际位移的差值自动调节电机的控制参数，完成所需的进给。闭环控制原理，如图2所示。
PMAC控制的直线电机伺服系统是一个高速动态系统，复杂的控制算法无法在如此短的时间内完成伺服计算，所应该采用计算量比较小的伺服算法。传统的PID环节是偏差控制器，被控制量需要偏离设定值才能通过偏差进行控制，存在一定的滞后性；由于系统受到扰动，再加上系统本身结构和参数的变化而产生的误差，不能在闭环系统中消除，所以需要对系统进行补偿，抵消扰动对系统的影响，即所谓的扰动补偿。控制框图如图3所示。
图3为带前馈的控制结构框图，其中，R(s)为系统输入；E(s)为系统误差；C(s)为系统的输出；G(s)为PID控制器传递函数；Gp(s)为被控对象的传递函数；F(s)为前馈环节的传递函数。得出带前馈的系统误差传递函数 式(1)说明，当前馈函数满足F(s)=Gp(s)-1时，误差函数为0，则C(s)=R(s)。说明无论输入信号如何变化，系统的误差始终为0。前馈补偿比只按误差控制的闭环系统效果好。通常前馈微分阶次为2时即可获得满意的控制效果。
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