精密氣浮定位平臺(tái)直線伺服系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制.pdf

1、在大規(guī)模集成電路制造和光學(xué)檢測(cè)等領(lǐng)域都需要應(yīng)用精密定位平臺(tái)。隨著技術(shù)的進(jìn)步,對(duì)于定位平臺(tái)的精度、速度和加速度的要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)加滾珠絲杠結(jié)構(gòu)已經(jīng)難以滿足需求,直線伺服系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì),更能適應(yīng)高速高加速度的場(chǎng)合,因此日益受到重視。
　　傳統(tǒng)的直線伺服系統(tǒng)通常使用直線電機(jī)加接觸式導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu),不可避免的會(huì)引入摩擦力,摩擦力作為一種復(fù)雜的非線性現(xiàn)象對(duì)精密定位的實(shí)現(xiàn)有較大影響;而通過(guò)使用氣浮導(dǎo)軌能將摩擦力的影響減至最小,

2、提高運(yùn)動(dòng)精度,并易于實(shí)現(xiàn)更高的速度和加速度。但基于氣浮導(dǎo)軌的直線伺服系統(tǒng)也存在一些固有問(wèn)題,由于沒(méi)有中間傳動(dòng)環(huán)節(jié),且在運(yùn)動(dòng)方向上近乎零阻尼,因此負(fù)載擾動(dòng)、直線電機(jī)推力波紋和其它不確定的擾動(dòng)因素都會(huì)直接作用在系統(tǒng)輸出端,影響定位平臺(tái)運(yùn)動(dòng)性能。
　　本文以面向光學(xué)檢測(cè)的精密氣浮定位平臺(tái)為應(yīng)用背景,研究其直線伺服系統(tǒng)的精密定位控制技術(shù)。本文首先構(gòu)建了一個(gè)三軸兩自由度的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),包括其電氣控制系統(tǒng)。研究的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)既定的性能指標(biāo)要求,

3、包括一定的定位精度、運(yùn)動(dòng)速度及穩(wěn)定時(shí)間等。針對(duì)該運(yùn)動(dòng)性能指標(biāo),本文主要開(kāi)展了以下幾個(gè)方面的研究:
　　一、從性能指標(biāo)要求出發(fā),進(jìn)行機(jī)電系統(tǒng)相關(guān)硬件的計(jì)算和選型,搭建三軸二自由度實(shí)驗(yàn)平臺(tái),為后續(xù)研究的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。
　　二、分析電氣系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)理,根據(jù)相關(guān)物理定律,推導(dǎo)直線伺服系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。設(shè)計(jì)辨識(shí)實(shí)驗(yàn),通過(guò)系統(tǒng)辨識(shí)獲得模型參數(shù),為相關(guān)控制器設(shè)計(jì)提供依據(jù)。全面分析系統(tǒng)所受擾動(dòng)因素,關(guān)注擾動(dòng)作用機(jī)理,以便通過(guò)設(shè)計(jì)具有針對(duì)性的控制