高頻響應(yīng)音圈電機的建模與控制研究.pdf

1、音圈電機是一種特殊的無需任何中間傳動轉(zhuǎn)換裝置就能帶動負載進行直線運動或者擺動運動的電機,它具有高頻響應(yīng)、高速度、高加速度、高定位精度、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕、力特性好、控制方便等優(yōu)點。在半導(dǎo)體引線鍵合技術(shù)中,音圈電機由于具有微米、亞微米、甚至幾十納米的定位精度而被大量應(yīng)用,為了生產(chǎn)的高效率,此時音圈電機都工作在高頻狀態(tài)中,例如第一代鍵合機工作能力在10線/秒;第二代鍵合機在25線/秒,第三代鍵合機將達到40線/秒,然而大量的實驗表明,

2、鍵合機中的音圈電機工作在40Hz的高頻狀態(tài)時,存在很復(fù)雜的遲滯現(xiàn)象,嚴重影響音圈電機的定位精度。
　　該文以音圈電機的廣泛應(yīng)用為背景,受到國家自然科學(xué)基金等項目的大力支持,研究工作在此基礎(chǔ)上展開,論文的具體內(nèi)容如下:
　　1)回顧了音圈電機的發(fā)展歷史,介紹了音圈電機的結(jié)構(gòu)原理與國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀;指出了音圈電機在高頻、高速情況下存在的復(fù)雜遲滯問題,即該種遲滯現(xiàn)象是一種非單調(diào)函數(shù)的遲滯現(xiàn)象;
　　2)分析復(fù)雜遲滯特性,改進

3、了C-S遲滯模型,使它能夠適應(yīng)非單調(diào)函數(shù)形式的多值對應(yīng)關(guān)系,并在此基礎(chǔ)上建立了基于C-S的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)混合復(fù)雜遲滯模型,實驗驗證結(jié)果是建模精度0.44％,滿足音圈電機復(fù)雜遲滯建模的要求;
　　3)進一步研究復(fù)雜遲滯建模原理,改進建模方法,提出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)復(fù)雜遲滯模型,該模型利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠以任意精度逼近復(fù)雜的非線性曲線的能力,把輸入信號前一時刻的輸入值作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一個輔助輸入,解決了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不能實現(xiàn)遲滯對應(yīng)的多值映射問題,實

4、驗結(jié)果是該模型對復(fù)雜遲滯同樣有較高的建模精度;
　　4)根據(jù)復(fù)雜遲滯特性,復(fù)雜遲滯的逆也是一種復(fù)雜遲滯,根據(jù)復(fù)雜遲滯建模原理,建立基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)復(fù)雜遲滯逆模型,以復(fù)雜遲滯逆模型為基礎(chǔ)結(jié)合 PID控制算法設(shè)計了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)復(fù)雜遲滯逆模型控制器;
　　5)將基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)復(fù)雜遲滯逆控制算法在 MATLAB中仿真,仿真結(jié)果電機的跟蹤性能良好,復(fù)雜遲滯現(xiàn)象被抵消;在cSPACE實物音圈電機平臺中驗證復(fù)雜遲滯逆模型控制器