基于分数阶滑模自抗扰的压电定位台轨迹跟踪控制OA
Trajectory tracking control of piezoelectric positioning stage based on fractional-order sliding mode active disturbance rejection control
为了实现压电定位台的高精度跟踪控制,针对迟滞、模型不确定以及负载扰动等非线性因素对压电定位台运动精度的影响,设计了一种分数阶终端滑模自抗扰控制器,以实现系统高精度跟踪控制性能.首先,将分数阶理论、终端滑模理论和自抗扰理论相结合,实现系统状态跟踪误差在有限时间内收敛.然后,基于改进的fal非线性函数设计了一种新型连续可导的趋近律以进一步减少抖振.最后,在压电定位台上进行了轨迹跟踪对比实验,实验结果表明,对于幅值为10 μm的正弦期望轨迹且负载重量为200 g时,所设计的控制器均方根误差为0.024 6 μm,相较于PID、整数阶终端滑模和神经网络整数阶终端滑模三种控制方法的均方根误差精度分别提高76.66%,48.00%和43.32%,在40 Hz参考指令信号下分数阶终端滑模自抗扰控制器将压电定位台的均方根误差降低到了0.186 9 μm,并在不同负载下均具有良好的跟踪性能,削弱了抖振现象,同时对模型不确定性以及负载扰动具有较强的鲁棒性.
To achieve high-precision tracking of the piezoelectric positioning stage,a fractional-order ter-minal sliding mode active disturbance rejection controller was developed to address hysteresis,model un-certainties,and load disturbances.By integrating fractional-order theory,terminal sliding mode,and ac-tive disturbance rejection,the controller ensured finite-time error convergence.A continuous and differen-tiable reaching law based on an improved fal nonlinear function was introduced to suppress chattering.Ex-perimental results show that for a 10 μm sinusoidal trajectory under a 200 g load,the controller attains a root mean square error of 0.024 6 μm,improving accuracy by 76.66%,48.00%,and 43.32%compared with PID,integer-order terminal sliding mode,and neural-network-based integer-order terminal sliding mode control,respectively.Under a 40 Hz reference signal,it reduces the average tracking error to 0.186 9 μm.The controller maintains excellent tracking across varying loads,effectively suppresses chat-tering,and exhibits strong robustness to model uncertainties and load disturbances.
郑后强;康升征;王浩文;李涛
南京信息工程大学 自动化学院,江苏 南京 210044南京信息工程大学 自动化学院,江苏 南京 210044南京信息工程大学 自动化学院,江苏 南京 210044南京信息工程大学 自动化学院,江苏 南京 210044
信息技术与安全科学
压电定位台分数阶滑模控制fal函数扩张状态观测器
piezoelectric positioning stagefractional ordersliding mode controlfal functionextended state observer
《光学精密工程》 2026 (2)
218-230,13
国家自然科学基金项目(No.52405117,No.62373195)江苏省自然科学基金项目(No.BK20220449)江苏省研究生科研与实践创新计划项目(No.SJCX25_0535)
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