面向IC封裝的兩自由度高速精密定位系統(tǒng)研究.pdf

1、本文以開發(fā)面向IC封裝的高速、高精度定位系統(tǒng)為目標，以有限元方法、動態(tài)設計方法、機械動力學等理論為手段，系統(tǒng)深入地研究了兩自由度笛卡爾坐標型高速、高精度定位平臺的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設計、動力學建模以及控制算法等關(guān)鍵技術(shù)，并建造出XY精密定位平臺樣機一臺。取得如下創(chuàng)造性成果： □將有限元分析方法和機械系統(tǒng)動態(tài)仿真相結(jié)合，提出一種具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的，采用直線音圈電機直接驅(qū)動的兩自由度笛卡爾坐標型高速、高精度定位平臺，并采用新型彈性解耦機構(gòu)

2、，從而將驅(qū)動部件置于底座上，減輕了運動部件的重量，降低了慣量，同時具有傳統(tǒng)XY精密定位平臺運動學解耦的特點。 □提出了XY精密定位平臺靜、動態(tài)特性的有限元分析方法。探討了XY定位平臺在不同載荷情況下的力學行為，分析了XY定位平臺的固有頻率和模態(tài)振型，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了對XY定位平臺的結(jié)構(gòu)動態(tài)設計。 □將X軸向和Y軸向定位平臺等效為集中質(zhì)量系統(tǒng)，分別建立了X軸向和Y軸向定位機構(gòu)的動力學模型。利用拉普拉斯變換及其反變換方法，得

3、到了兩軸向定位平臺在階躍控制信號和脈沖控制信號下的位移動態(tài)響應函數(shù)，以及階躍控制信號和脈沖控制信號下的速度動態(tài)響應函數(shù)。研究了它們在不同控制信號電壓下的響應變化規(guī)律。 □建立了直線音圈電機的動態(tài)方程，提出了基于速度PID控制的直線音圈電機傳遞函數(shù)，設計了控制器參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)造了基于直線音圈電機的X軸向定位平臺機電耦合控制系統(tǒng)模型，深入分析了基于位置PD控制器的定位平臺機電耦合系統(tǒng)閉環(huán)控制算法。 □基于上述研究成果，