基于LabVIEW和輸入整形算法抑振的氣懸浮平臺研究.pdf

1、氣懸浮運動系統(tǒng)在面向玻璃基板的非接觸式傳輸領(lǐng)域以及IC制造高速度高加速度精密加工裝備領(lǐng)域中有廣闊的應(yīng)用前景。氣懸浮運動系統(tǒng)主要有無磨損、壽命長、無污染、速度高、摩擦小、精密度高等優(yōu)點。但是，相對于傳統(tǒng)的線性導(dǎo)軌，氣懸浮導(dǎo)軌承載能力小、支承結(jié)構(gòu)復(fù)雜、氣膜剛度低、阻尼小等因素對氣懸浮運動控制系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)提出了更高的要求，在運動控制過程中容易出現(xiàn)殘余振動明顯、定位穩(wěn)定時間長和易受干擾影響等缺點。尤其在高動態(tài)（高速度高加速度）工作下產(chǎn)生的殘

2、余振動明顯給控制系統(tǒng)實現(xiàn)快速精確定位控制帶來了極大的挑戰(zhàn)。如何在高動態(tài)工作下快速有效地抑制殘余振動影響成為氣懸浮運動控制的關(guān)鍵問題之一。
　　輸入整形算法在柔性機構(gòu)系統(tǒng)的殘余振動抑制中取得了很好的效果，然而在電機伺服系統(tǒng)中應(yīng)用還比較少。本文將探索采用輸入整形算法來抑制此類伺服系統(tǒng)中的殘余振動，從而實現(xiàn)氣懸浮運動系統(tǒng)快速精確定位控制。
　　本文主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)設(shè)計一種振動信號數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，并以氣懸浮平

3、臺作為研究對象進行試驗研究，實現(xiàn)對振動信號的采集、顯示、分析、讀取和存儲等功能，為進一步利用輸入整形算法抑制氣懸浮運動系統(tǒng)殘余振動提供可靠數(shù)據(jù)。系統(tǒng)利用LabVIEW強大的數(shù)據(jù)采集功能和Matlab的小波分析工具箱，實現(xiàn)了對振動信號的小波去噪，將LabVIEW和Matlab二者結(jié)合起來進行工程實踐，增強了LabVIEW的處理能力;
　　(2)基于輸入整形設(shè)計快速抑振控制算法并實現(xiàn)，詳細介紹了四種基本的輸入整形和一種改進型負脈沖輸入

4、整形的分析設(shè)計方法，重點研究了基于有限時間拉普拉斯變換的輸入整形算法設(shè)計和基于最小躍度的輸入整形優(yōu)化;
　　(3)搭建軟硬件實驗臺對氣懸浮運動系統(tǒng)進行仿真和實驗。硬件設(shè)備主要利用壓電加速度傳感器、信號調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡和計算機等，軟件主要利用LabVIEW進行編程，包括信號采集模塊和處理模塊，將輸入整形模塊作為一種離線算法通過前饋方式接入基于Matlab/Simulink搭建起的氣懸浮運動系統(tǒng)快速精確定位控制器中，重點對基于有限時