向红标，裘祖荣，李醒飞，谭文斌，张晨阳

(1. 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072；2. 天津商业大学机械工程学院，天津 300134)

测量机滚珠丝杠Z轴伺服系统的动力学建模及补偿

向红标1，裘祖荣1，李醒飞1，谭文斌1，张晨阳2

(1. 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072；2. 天津商业大学机械工程学院，天津 300134)

在对θFXZ型测量机 Z轴伺服系统的机械结构和控制系统进行分析的基础上，建立了伺服系统的动力学模型.根据受力分析，对系统的干扰力进行建模.利用对PID参数的自适应调节和干扰力的前馈补偿，实现对系统的误差补偿.实验结果表明，补偿后的跟踪误差约为补偿前的1/4，系统静差也由原来的2 μm减小到0.4 μm以内.该伺服系统的动力学建模和干扰力建模能直观、有效地描述Z轴系统的运动特性，补偿方案能很好地改善系统的动态跟踪误差和控制定位精度.

伺服系统模型；干扰力模型；跟踪误差；静差

伺服系统作为坐标测量机(coordinate measuring machine，CMM)的重要功能部件，其动静态特性是影响坐标测量机性能和精度的重要指标之一.而伺服系统的性能与很多因素有关，如机械传动方式、系统机械刚度和负载、检测元件的精度、系统各项控制参数、非线性摩擦力以及外部干扰等.因此，建立伺服系统的动力学模型有助于更深入地研究伺服系统的特性，并通过各种补偿方法使其发挥出最佳性能.

θFXZ型[1]坐标测量机，由于滑架重量较轻，为使结构设计简单化，未在 Z轴设……