精密氣浮定位平臺直線伺服系統(tǒng)運動控制.pdf

1、在大規(guī)模集成電路制造和光學檢測等領域都需要應用精密定位平臺。隨著技術的進步,對于定位平臺的精度、速度和加速度的要求也越來越高。傳統(tǒng)的旋轉電機加滾珠絲杠結構已經難以滿足需求,直線伺服系統(tǒng)由于其結構的優(yōu)勢,更能適應高速高加速度的場合,因此日益受到重視。
　　傳統(tǒng)的直線伺服系統(tǒng)通常使用直線電機加接觸式導軌的結構,不可避免的會引入摩擦力,摩擦力作為一種復雜的非線性現象對精密定位的實現有較大影響;而通過使用氣浮導軌能將摩擦力的影響減至最小,

2、提高運動精度,并易于實現更高的速度和加速度。但基于氣浮導軌的直線伺服系統(tǒng)也存在一些固有問題,由于沒有中間傳動環(huán)節(jié),且在運動方向上近乎零阻尼,因此負載擾動、直線電機推力波紋和其它不確定的擾動因素都會直接作用在系統(tǒng)輸出端,影響定位平臺運動性能。
　　本文以面向光學檢測的精密氣浮定位平臺為應用背景,研究其直線伺服系統(tǒng)的精密定位控制技術。本文首先構建了一個三軸兩自由度的實驗系統(tǒng),包括其電氣控制系統(tǒng)。研究的主要目標是實現既定的性能指標要求,

3、包括一定的定位精度、運動速度及穩(wěn)定時間等。針對該運動性能指標,本文主要開展了以下幾個方面的研究:
　　一、從性能指標要求出發(fā),進行機電系統(tǒng)相關硬件的計算和選型,搭建三軸二自由度實驗平臺,為后續(xù)研究的開展奠定基礎。
　　二、分析電氣系統(tǒng)的運行機理,根據相關物理定律,推導直線伺服系統(tǒng)數學模型。設計辨識實驗,通過系統(tǒng)辨識獲得模型參數,為相關控制器設計提供依據。全面分析系統(tǒng)所受擾動因素,關注擾動作用機理,以便通過設計具有針對性的控制