O servo de ferramenta rápida de acionamento híbrido eletromagnético-piezoelétrico triaxial (Fast Tool Servo, FTS) possui maior flexibilidade de movimento espacial da ferramenta e está sendo gradualmente aplicado ao usinamento de superfícies ópticas complexas e estruturas micro-nano. Considerando fatores como acoplamento entre eixos, ressonância de alta frequência e não linearidade histerética no FTS triaxial desenvolvido com acionamento eletromagnético-piezoelétrico, foi estudada uma estratégia de compensação integrada para alcançar controle de rastreamento de trajetória de alto desempenho em espaço tridimensional. Foi utilizado filtro notch para suprimir a ressonância de alta frequência do sistema, e compensação feedforward desacoplada para atenuar o acoplamento entre eixos no plano; para a não linearidade histerética do acionamento eletromagnético normal e do acionamento piezoelétrico, foi proposto um modelo dinâmico linear em cascata com o modelo Prandtl-Ishlinskii para descrever as características histeréticas dinâmicas de cada eixo, e construído um modelo de compensação feedforward histerético que dispensa a inversão direta para realizar a compensação da não linearidade histerética do sistema. Resultados dos testes de varredura harmônica mostram que o filtro notch adotado pode eliminar eficazmente a ressonância de alta frequência, e a compensação feedforward desacoplada pode reduzir a amplitude do acoplamento entre eixos XY em cerca de 14 dB. Resultados da modelagem histerética em ampla faixa de frequência indicam que o erro de modelagem dinâmica histerética dos eixos XY e Z está abaixo de ±2,2% e ±1,8%, respectivamente. Usando PID como controlador principal, resultados de rastreamento de harmônicos em larga banda (10~100 Hz) mostram que a estratégia de compensação integrada obtém erro máximo de rastreamento de cerca de 25%~50% comparado ao uso apenas da compensação feedforward dinâmica inversa. Além disso, foi realizado teste de rastreamento de trajetória esférica espiral no espaço, comprovando a eficácia da estratégia de controle de compensação integrada construída.

servo de ferramenta rápida;controle de rastreamento de trajetória;filtro notch;compensação feedforward desacoplada;modelo dinâmico de histerese