快速超精密宏微運動驅(qū)動方法研究.pdf

1、隨著超大規(guī)模集成電路和復(fù)雜光學(xué)元件制造技術(shù)的飛速發(fā)展,對制造裝備精度和工作效率的要求越來越高,精密運動平臺作為這些制造裝備中的關(guān)鍵,對其運動精度等性能的要求也越來越高。當(dāng)前超精密加工制造領(lǐng)域所用到的納米級運動平臺多采用直線電機疊加音圈電機的宏微雙重驅(qū)動結(jié)構(gòu)。作為直線電機和音圈電機控制系統(tǒng)的最內(nèi)部環(huán)節(jié),電流環(huán)性能的提高直接影響到電機運動精度等指標。為此本文提出了改善直線電機數(shù)字電流環(huán)性能的雙刷新死區(qū)補償方案,設(shè)計了全線性的音圈電機驅(qū)動方案

2、,并在實際宏微運動系統(tǒng)中驗證了這些方案。
　　本文首先從基于場定向控制算法和空間矢量調(diào)制技術(shù)的永磁同步直線電機驅(qū)動系統(tǒng)的工作原理出發(fā),分析了死區(qū)效應(yīng)的產(chǎn)生機理,提出了雙刷新補償法以消除死區(qū)效應(yīng)對驅(qū)動系統(tǒng)的影響。其次,針對宏微運動系統(tǒng)中微動音圈電機數(shù)字驅(qū)動系統(tǒng)帶寬低、紋波大的問題,設(shè)計了全線性的電機驅(qū)動方案,以滿足音圈電機電流環(huán)高帶寬、低紋波的需求。再次,在理論分析和仿真驗證雙刷新補償法和全線性音圈電機驅(qū)動方案的基礎(chǔ)上，在以TMS3

3、20F2812為核心的控制器中設(shè)計了雙刷新死區(qū)補償環(huán)節(jié);選取恰當(dāng)?shù)钠骷O(shè)計了全線性音圈電機驅(qū)動電路。最后,對本課題提出的宏微電機電流環(huán)改進方法進行了實驗驗證。測試了雙刷新補償環(huán)節(jié)對永磁同步電機開環(huán)和閉環(huán)相電流波形、幅值和諧波含量的改善效果;測試了采用全線性音圈電機驅(qū)動電路構(gòu)成的音圈電機電流環(huán)的階躍響應(yīng)、斜坡響應(yīng)、正弦響應(yīng)和閉環(huán)帶寬。實驗結(jié)果表明,雙刷新死區(qū)補償環(huán)節(jié)的加入明顯改善了電機相電流波形,諧波含量減少約50％;線性音圈電機電流環(huán)1