提拉法生長(zhǎng)晶體的超低速運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)研究.pdf

1、提拉法生長(zhǎng)激光晶體是一種快速有效的生長(zhǎng)方法，激光晶體提拉裝置長(zhǎng)期工作在超低速模式下，伺服系統(tǒng)受非線性摩擦力矩、速度編碼器分辨率、電機(jī)振動(dòng)力矩以及系統(tǒng)耦合力矩等干擾出現(xiàn)無(wú)規(guī)則振動(dòng)現(xiàn)象。其中，非線性摩擦干擾是伺服系統(tǒng)產(chǎn)生低速爬行和抖動(dòng)現(xiàn)象的主要因素，嚴(yán)重影響了成品激光晶體的質(zhì)量。
　　從機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化和控制算法設(shè)計(jì)兩方面對(duì)摩擦干擾進(jìn)行抑制。機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化上，采用滾珠絲杠作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶有預(yù)荷載滾動(dòng)直線導(dǎo)軌完成導(dǎo)向運(yùn)動(dòng)，提高了系統(tǒng)剛度，從機(jī)

2、械硬件上盡量減少系統(tǒng)的摩擦干擾?？刂扑惴ㄔO(shè)計(jì)上，經(jīng)空間失量坐標(biāo)等效變換，在兩相轉(zhuǎn)子坐標(biāo)下對(duì)伺服系統(tǒng)進(jìn)行矢量分析和空間矢量電壓算法研究，進(jìn)而對(duì)伺服系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)中的各個(gè)模塊進(jìn)行建模，并對(duì)兩相轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的電壓方程、磁鏈方程進(jìn)行進(jìn)一步的分析，將Stribeck摩擦模型作為系統(tǒng)非線性摩擦的干擾模型，最終建立了伺服控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。對(duì)特定點(diǎn)的速度進(jìn)行比例-積分參數(shù)調(diào)節(jié)，并總結(jié)出低速段控制器增益變化規(guī)律，根據(jù)這一規(guī)律提出變?cè)鲆娴牧斜砜刂品椒▽?duì)系統(tǒng)

3、的非線性摩擦進(jìn)行補(bǔ)償。在系統(tǒng)中加入低通濾波器和數(shù)字陷波器來(lái)抑制系統(tǒng)共振，提高系統(tǒng)跟蹤精度。
　　仿真表明，變?cè)鲆媪斜砜刂品椒ㄝ^好的抑制了系統(tǒng)低速爬行和抖動(dòng)的現(xiàn)象。實(shí)測(cè)表明，通過(guò)提拉裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化并在變?cè)鲆媪斜硭俣瓤刂破髦屑尤霝V波器和陷波器的方式能提高系統(tǒng)的跟蹤精度，抑制了伺服電機(jī)在整個(gè)低速段的爬行和抖動(dòng)。速度在低速范圍無(wú)爬行現(xiàn)象，且最大抖動(dòng)誤差小于5％。等徑生長(zhǎng)過(guò)程無(wú)位錯(cuò)，等效直徑最大誤差為1.186％，最大誤差小于1mm，符合