基于改进型ESO（扩张状态观测器）的3C高速贴片机扰动抑制与电气实现
邱佳鹏

440506********0415

摘要：3C行业高速贴片机在高速往复运动、元件吸附与贴装作业过程中，极易受到负载突变、机械摩擦变化、电气参数漂移以及机架微振动等多重内外扰动影响，造成贴装定位偏差、重复精度下降，传统 PID 控制与标准扩张状态观测器（ESO）存在观测相位滞后、高频噪声敏感、扰动补偿不及时等问题，难以满足微米级贴装控制要求。本文以贴片机 X/Y 轴永磁同步伺服驱动系统为被控对象，构建贴片机动力学模型，提出一种基于非线性函数优化的改进型 ESO 结构，优化传统 fal 函数形态，抑制采样噪声带来的观测抖振，减小动态观测时延，实现对复合扰动的快速精准估计；将观测得到的总扰动量前馈补偿至伺服速度闭环控制通道，形成 “闭环反馈 + 扰动前馈补偿” 的复合控制架构，并完成基于 DSP+FPGA 硬件平台的电气系统工程化实现。仿真与实物测试结果表明：相比传统的ESO控制方法，改进的观测器对于阶跃扰动和周期性扰动的观测收敛时间要短于原来的观测器40%以上，贴片机定位稳态误差由原来的±12μm降低到现在的±3μm，受突然负载扰动影响时的位置跌落幅值变小了，并且恢复调节的时间也大幅缩短了。该方案结构简单、计算量小，在贴片机伺服控制器上可以直接使用，可以有效地提高高速工作状态下贴片机的抗干扰性能以及贴装精度。

关键词：高速贴片机；扩张状态观测器；改进型ESO；扰动抑制；伺服控制；电气实现

参考文献

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