双驱动轴的同步性能是影响龙门双驱系统定位精度的关键因素.由于失去了刚性导轨的硬约束,柔性支撑龙门双驱平台的同步性能更易受到机械耦合和内外扰动的影响.因此,建立柔性支撑龙门平台的动力学模型,并在此基础上设计控制器架构与控制算法以解决柔性龙门双驱系统的解耦与同步控制问题是学术界的研究热点.早期研究采用主-主、主-从等运动协调方法设计控制器[3],这类方法忽视了龙门双驱耦合机理,不能满足高动态精密控制的需求,需进一步分析龙门系统模型后,找出系统的耦合本质和影响双驱同步性能的关键因素;文献[4]采用拉格朗日方程建立了柔性龙门双驱系统的集总参数动力学模型,指出龙门两侧机电特性差异、负载的位置与加速度是影响两轴不同步的关键因素;Ma等[5]针对柔性结构的刚度问题,提出了机电参数集成设计与优化方法,并指出柔性支撑结构使得系统存在隐藏的高阶模态;Kamaldin等[2]为了提高龙门跟踪性能,同时避免高频控制信号激发高阶模态,采用RISE控制器以获得柔顺的加加速度.但这些研究对柔性支撑结构的等效方法仅考虑了其回转而忽略了横梁偏转所需的横向变形,因此需要结合实际对模型进一步改进.近年来,一些研究将龙门机械耦合作为扰动,采用扰动观测器进行解耦以提升同步性能[6⇓-8].扩张状态观测器(ESO)[9]是一种将串联积分模型作为系统标称模型并将标称模型以外的动态扩张为新状态(总扰动)的观测器,其最大特点在于对被控模型所需信息少[10],能极大降低模型不确定性和外部扰动对控制器参数的影响,并在多类控制问题中应用[11].然而对于龙门双驱这类强耦合非线性系统,因耦合的存在使得系统偏离积分串联型模式,经典ESO将取得有限的效果,且无法及时跟踪并抑制耦合带来的扰动.目前采用ESO对龙门双驱系统控制的研究较少,文献[12]给出了基于ESO的龙门双驱控制方法,但对被控模型的过度简化使之丢失了大部分耦合动态,在设计ESO时也未对关键耦合因素进行补偿.因此,将影响龙门双驱同步性能的关键因素考虑到ESO的设计中,研究一种基于模型补偿ESO的龙门双驱解耦与同步控制框架,对于龙门双驱控制问题具有重要意义.