盛贤君，张亚鹏，许 才

(大连理工大学 电气工程学院，辽宁 大连 116024)

0 引言

在数控机床加工制造设备中，常要求双轴进行同步运动，如龙门机床的两平行进给轴、镜像加工装备加工主轴与支撑轴等[1-2]。理想情况下，双轴通过跟踪运动指令实现协调同步；但机床实际运动过程中，由于扰动、伺服参数不匹配等影响，导致单轴伺服响应存在延时产生跟踪误差，双轴运动不协调产生同步误差[3]。为了减小同步误差，一方面需要降低单轴的跟踪误差，提高单轴的跟踪精度，另一方面还需要引入交叉耦合控制，以实现双轴的协调同步。

数控机床的位置控制是控制输出量的最后环节，直接影响最后的加工质量，位置控制的优劣决定系统跟踪精度的高低[4]。传统的位置伺服控制系统通常采用PID控制方法，但存在控制参数适应性差、抗干扰能力不强等缺陷[5-7]。为了适应机床精确的运动需要，提高位置伺服系统的跟踪精度、抗干扰性，采用非线性PID的位置控制，其架构简单、控制性能较好。文献[8-9]设计的非线性函数的位置PID控制器实现超调量小、抗干扰性强，但系统上升时间慢于PID控制。文献[10]设计的非线性PID控制器改善了伺服控制系统的动静态性能，但控制器参数整定较为复杂。针对以上不足，采用非线性PID的位置控制器，并通过遗传算法进行离线参数寻优，减小跟踪误差。

交叉耦合同步控制由美国密歇根大学Y Koren等首先提出[11]，其核心思想是在并行同步控制的基础上加入轴间耦合作用，将轴间同步误差引入交叉耦合控制器(CCC控制器)中，经过CCC控制器内控制算法进行处理后，以附加信号的形式分别分配至两轴，对轴间误差进行补偿，从而能够获得较好的同步控制性能[12]。……