3축 전자기-압전 하이브리드 구동 빠른 공구 서보(Fast Tool Servo, FTS)는 더 높은 공구 공간 운동 유연성을 가지며 점차 복잡한 광학 곡면 및 마이크로 나노 구조 표면의 절삭 가공에 사용되고 있다. 개발된 전자기-압전 혼합 구동 3축 FTS에서 축 간 결합, 고주파 공진 및 히스테리시스 비선형성과 같은 요소가 궤적 추적 성능에 미치는 영향을 대상으로 종합 보상 전략을 연구하여 3축 공간 궤적의 고성능 추적 제어를 실현하였다. 고주파 공진 억제를 위해 노치 필터를 사용하고, 전진 디커플링 보상으로 평면 축 간 결합을 약화시켰다; 법선 응력 전자기 구동 및 압전 구동의 히스테리시스 비선형성에 대해 각 축의 동적 히스테리시스 특성을 설명하기 위해 선형 동역학 모델과 Prandtl-Ishlinskii 모델을 직렬로 구성하였고, 직접 역산 요구 없는 히스테리시스 전진 보상 모델을 구축하여 시스템의 히스테리시스 비선형성을 보상하였다. 고조파 스윕 테스트 결과 노치 필터가 고주파 공진을 효과적으로 제거하였으며, 전진 디커플링 보상으로 평면 XY 축 간 결합 크기가 약 14 dB 감소하였다. 넓은 주파수 대역 내 히스테리시스 모델링 결과 평면 XY 축과 Z 축의 동적 히스테리시스 모델링 오차는 각각 ±2.2%와 ±1.8% 미만이었다. PID를 주 제어기로 사용한 넓은 주파수 대역(10~100 Hz) 고조파 추적 결과 종합 보상 전략을 사용했을 때 각 축의 최대 추적 오차는 역기구학 전진 보상만 사용했을 때의 약 25%~50% 수준이었다. 또한 공간 나선형 구면 궤적에 대한 추적 시험을 수행하여 구성된 종합 보상 제어 전략의 유효성을 입증하였다.

빠른 공구 서보;궤적 추적 제어;노치 필터;전진 디커플링 보상;동적 히스테리시스 모델