基于擾動(dòng)觀測(cè)器的超精密宏微驅(qū)動(dòng)定位技術(shù)研究.pdf

1、隨著超精密加工設(shè)備與極大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)定位系統(tǒng)的定位精度、運(yùn)動(dòng)速度和加速度的要求也不斷提高。傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式難以同時(shí)滿足大行程和高精度定位，宏微雙重驅(qū)動(dòng)方式能夠有效地解決這個(gè)矛盾。
　　宏微同時(shí)運(yùn)動(dòng)是宏微雙重驅(qū)動(dòng)方式中一種高效的控制策略，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)精密跟蹤定位，但是控制相對(duì)復(fù)雜，對(duì)宏動(dòng)臺(tái)和微動(dòng)臺(tái)的動(dòng)態(tài)特性要求高，特別是高加速情況下，宏微之間存在的作用力嚴(yán)重影響了宏動(dòng)與微動(dòng)的定位精度。在宏微雙重驅(qū)動(dòng)做連續(xù)階躍運(yùn)動(dòng)

2、時(shí)，宏微的相對(duì)位移極有可能導(dǎo)致微動(dòng)大于行程范圍，影響微動(dòng)穩(wěn)定性。
　　為了抑制這種反作用力擾動(dòng)，本課題在宏動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中采用擾動(dòng)觀測(cè)器與PI控制器相結(jié)合的方式，提高宏動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性和抗擾動(dòng)能力，以降低宏微之間的反作用力擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響。本文在深入分析擾動(dòng)觀測(cè)器的基本原理和實(shí)現(xiàn)形式的基礎(chǔ)上，指出擾動(dòng)觀測(cè)器設(shè)計(jì)的兩個(gè)要點(diǎn)是Q濾波器和擾動(dòng)量采集。Q濾波器可以濾除采樣誤差，還能抵消重構(gòu)模型的相位超前，其設(shè)計(jì)綜合考慮了擾動(dòng)觀測(cè)器的穩(wěn)定性和抗

3、干擾能力；電流和速度采樣后得到擾動(dòng)等效量，本課題設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了電流過采樣與MT測(cè)速法，提高電流與速度采集精度，從而提高擾動(dòng)觀測(cè)器觀測(cè)擾動(dòng)的能力和三閉環(huán)系統(tǒng)的定位精度。
　　本課題基于Matlab/Simulink對(duì)宏微雙重驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的擾動(dòng)觀測(cè)器進(jìn)行了仿真，并在宏微雙重驅(qū)動(dòng)平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是直線電機(jī)的定位噪聲降低了0.3μm，作用力擾動(dòng)對(duì)直線電機(jī)產(chǎn)生的抖動(dòng)減少了1.1μm。可見，在宏動(dòng)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中引入擾動(dòng)觀測(cè)器能夠提高系