圧電位置決めステージの高精度追従制御を実現するために、ヒステリシス、モデルの不確かさ、および負荷摂動などの非線形要因が圧電位置決めステージの運動精度に与える影響を考慮し、システムの高精度追従制御性能を達成するために分数階端滑りモード自己抑制制御器を設計した。まず、分数階理論、端滑りモード理論および自己抑制理論を組み合わせ、システム状態追従誤差が有限時間内に収束することを実現した。次に、改良されたfal非線形関数に基づき、新たに連続かつ微分可能な接近律を設計し、チャタリングをさらに低減した。最後に、圧電位置決めステージ上で軌跡追従の比較実験を行い、実験結果は振幅10 μmの正弦波目標軌跡かつ負荷重量200 gにおいて、設計した制御器の二乗平均平方根誤差が0.0246 μmであり、PID、整数階端滑りモード、ニューラルネット整数階端滑りモードの3つの制御方法に比べて、それぞれ76.66％、48.00％、43.32％の二乗平均平方根誤差精度向上を示した。40 Hzの参照指令信号下で分数階端滑りモード自己抑制制御器は圧電位置決めステージの二乗平均平方根誤差を0.1869 μmに低減し、異なる負荷条件下でも良好な追従性能を示し、チャタリング現象を抑制し、モデル不確かさおよび負荷摂動に対して強いロバスト性を持つことを示した。

圧電位置決めステージ;分数階;滑りモード制御;Fal関数;拡張状態オブザーバ