检索结果-内蒙古大学图书馆

控制理论与应用 2020年第4期37卷 925-932页

作者：何耀滨杨志军孙晗彭皓广东工业大学广东省微纳加工技术与装备重点实验室广东广州510006

摩擦是影响机械导轨运动平台精度的主要原因.宏微复合运动平台将无摩擦的柔性铰链与直线平台结合在一起,利用柔性铰链的弹性变形补偿摩擦死区.然而,柔性铰链的固有频率低,其非线性弹性振动严重影响微平台定位精度.为此,本文设计视弹性... 详细信息

摩擦是影响机械导轨运动平台精度的主要原因.宏微复合运动平台将无摩擦的柔性铰链与直线平台结合在一起,利用柔性铰链的弹性变形补偿摩擦死区.然而,柔性铰链的固有频率低,其非线性弹性振动严重影响微平台定位精度.为此,本文设计视弹性振动为扰动的自抗扰控制策略,该方法避免了建立非线性弹性振动精准数学模型的困难,利用扩张状态观测器主动估计弹性振动及不确定性,并在微平台位置环补偿之,以保证微平台定位精度.与此同时,在控制律中加入加速度前馈以提高系统响应速度.对于宏平台,采用PID控制作为宏平台位置环的控制策略,并通过宏微双级驱动方式补偿受机械导轨非线性摩擦带来的影响.实验对比结果表明,自抗扰控制在受非线性弹性振动影响时,其抗扰性能、跟踪性能优于传统的PID控制,可保证微平台良好的定位精度.

关键词：宏微复合运动平台非线性弹性振动摩擦加速度前馈自抗扰控制

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宏微复合运动平台的结构设计与运动特性研究

宏微复合运动平台的结构设计与运动特性研究

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作者：赵宏达广东工业大学

学位级别：硕士

随着微电子制造装备技术及高精度检测技术的快速进步，精密运动平台正朝着大行程、高速高精度、快速稳定、多运动自由度的方向发展，并成为精密平台技术行业内研究关注的重点。本文针对该研究重点，基于龙门气浮平台搭建一种垂直面二维... 详细信息

随着微电子制造装备技术及高精度检测技术的快速进步，精密运动平台正朝着大行程、高速高精度、快速稳定、多运动自由度的方向发展，并成为精密平台技术行业内研究关注的重点。本文针对该研究重点，基于龙门气浮平台搭建一种垂直面二维宏微复合运动平台结构，重点设计一种二维微平台结构，并对其关键零件柔性铰链开展静力学分析，确定微平台的行程、载荷等参数，对直线电机宏平台进行动力学建模并分析宏平台电流、速度、位置三环系统的稳定性，利用系统参数辨识方法得到微平台的传递函数模型，基于宏平台残余振动提出一种宏微切换定位方法，并提出宏、微平台各自的控制方法，基于所搭建的机械系统和控制系统，验证宏微复合运动平台的定位性能。论文的主要内容阐述如下：　　1、深入调研宏微复合运动平台、精密测量技术以及精密平台控制策略的国内外发展现状，并分析现有复合运动平台的关键技术与制约难点，明确本文研究方法与内容并制定研究方案。　　2、基于二维龙门气浮平台的Y轴动子搭建一种二维宏微复合运动平台结构，基于垂直运动分析对Z轴宏运动平台进行选型，并基于Z轴宏平台的载物工作台设计一种二维微平台结构，Y、Z轴微定位运动的实现均采用压电陶瓷促动器推动柔性铰链发生弹性变形的方式，柔性铰链起到支撑导向和弹性变形的作用而不对输出位移进行放大，运用Solidwork对其进行建模装配并分析，确定微平台各零部件的材料及型号。　　3、基于所设计的二维微平台结构，对其关键零件柔性铰链进行结构选型与设计并运用ANSYS开展静力学分析，通过有限元仿真与理论计算对比验证其应力、位移等参数，确保其变形性能与安全性能，搭建微平台定位实验系统，借助纳米位移电容传感器和激光干涉仪对比测试并确定微平台的实际行程。　　4、基于复合平台机械结构，建立直线电机宏平台三环系统控制模型并对其开展稳定性分析，分析Z轴运动平台质量对气浮平台Y轴系统性能的影响，通过系统参数辨识方法得到微平台的传递函数模型，基于PID控制研究复合运动平台的控制方法，基于直线电机宏平台的残余振动提出一种宏微切换定位补偿方法，实现宏微复合运动平台的快速精密定位。　　5、基于复合平台机械—控制结构，搭建复合平台实验系统，开展宏、微平台的定位性能测试研究，将宏、微平台控制方法及宏微切换补偿方法通过可编程上位机软件集成到多轴运动控制器中实现复合平台控制一体化，开展二维宏微复合运动平台的定位实验，验证平台在高速、大行程条件下实现高精度快速稳定的定位性能。

关键词：宏微复合运动平台结构设计柔性铰链静力学分析直线电机参数辨识

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宏微复合运动平台的快速定位方法与系统开发

宏微复合运动平台的快速定位方法与系统开发

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作者：周志强广东工业大学

学位级别：硕士

精密运动平台是微电子封装装备的关键部件，而随着微电子产业的高速发展，微电子封装装备对精密运动平台的速度、加速度、精度等提出了更高的要求。如何解决平台高速高加速度运动与平台精密定位的矛盾，是开发这类平台的关键，关系着微... 详细信息

精密运动平台是微电子封装装备的关键部件，而随着微电子产业的高速发展，微电子封装装备对精密运动平台的速度、加速度、精度等提出了更高的要求。如何解决平台高速高加速度运动与平台精密定位的矛盾，是开发这类平台的关键，关系着微电子产业的发展。本文针对精密运动平台开发的关键问题，研究宏微复合运动平台的微驱动定位方法，开发运动平台的宏微复合控制软件系统，实现所搭建平台的快速精密定位。论文的主要研究内容概括如下：　　1、阐述精密运动平台的研究背景与意义，深入调研其国内外研究现状，分析精密运动平台的关键技术及其难点问题，明确本文的研究重点及方案。　　2、分析宏微复合运动平台的硬件组成，提出宏运动PID参数的配置方法，改进宏运动平台的定位精度、上升时间及最大超调量等指标;通过提升微运动平台的通信速率与提升绝对式光栅尺的测量数据反馈速率，为实现平台的快速定位奠定基础。　　3、建立宏微复合运动平台的动力学模型，分析宏、微运动间的位移耦合问题，确定该耦合问题对运动平台的影响;基于微运动平台的动态性能，提出微驱动定位控制方法，并给出微驱动定位流程及触发条件。　　4、开发高速高精度宏微复合运动平台集成控制系统ICSM3S，制定详细的软件框架及各功能类的结构，实现该平台所采用的精密定位方法及整个控制系统软件开发。　　5、搭建宏微复合运动平台实验系统，校对绝对光栅尺的测量数据，测试所建平台的各项性能指标，验证在宏微复合运动平台高速高加速度运动条件下快速精密定位方法的有效性。

关键词：微电子封装装备宏微复合运动平台微驱动定位系统开发

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宏微复合运动平台的自抗扰控制策略研究

宏微复合运动平台的自抗扰控制策略研究

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作者：何耀滨广东工业大学

学位级别：硕士

微电子制造装备技术的发展关乎国民经济发展,是我国先进制造能力、科技发展水平的综合体现。随着微电子封装技术、微纳加工技术等领域的快速发展与巨大的市场需求。其核心部件——精密运动平台,正面临高加速、高速度、高精度、大行程等... 详细信息

微电子制造装备技术的发展关乎国民经济发展,是我国先进制造能力、科技发展水平的综合体现。随着微电子封装技术、微纳加工技术等领域的快速发展与巨大的市场需求。其核心部件——精密运动平台,正面临高加速、高速度、高精度、大行程等诸多困难,宏微复合运动平台正成为解决此问题的一个重要发展方向。摩擦是影响机械导轨运动平台定位精度的主要原因,宏微复合运动平台将无摩擦的柔性铰链与直线运动平台结合在一起,通过利用柔性铰链的弹性变形补偿摩擦死区。然而,柔性铰链的固有频率低,其非线性弹性振动严重影响微平台稳态性能。本文从宏微复合运动平台机构原理和控制系统设计角度进行综合分析,研究了适用于宏微复合双驱运动平台的自抗扰控制策略。首先,介绍了宏微复合运动平台的组成。分析了三相永磁同步直线电机的基本结构和工作原理,并建立其数学模型。在坐标变换的基础上,对空间矢量控制的工作原理和实现方案展开了研究。分析了宏微复合机械平台的机构原理,并建立其数学模型。对于无摩擦的微平台而言,柔性铰链的非线性弹性振动问题是影响其定位精度的主要原因。同时根据宏微复合运动平台的结构特点确定了其控制方案。由此确定本文的重点研究问题,为后续自抗扰控制技术的应用做出理论铺垫。其次,本文介绍了PID控制与自抗扰控制算法的基本原理,并详细描述了自抗扰控制技术的非线性化和线性化的结构。通过搭建一个简易的仿真模型对线性自抗扰控制的参数整理原理做出了总结分析。仿真结果验证了线性自抗扰控制在参数整定方面的优越性。然后,本文根据上述两部分设计宏微复合运动平台的自抗扰控制策略。对于宏平台,设计基于PID控制策算法的双闭环伺服系统作为宏平台控制策略,并研究了其参数整定方法。宏平台通过宏微双级驱动方式补偿受机械导轨非线性摩擦带来的影响。对于微平台,视弹性振动为扰动,通过此方案避免了建立非线性弹性振动精准数学模型的困难,利用扩张状态观测器主动估计柔性铰链的非线性弹性振动及平台不确定性,并在微平台位置环补偿之,以保证微平台定位精度。在空间矢量控制技术的基础上,搭建宏微复合运动平台的仿真模型。阶跃响应实验表明:相对于PID算法,LADRC响应时间缩短20.58%,系统动态性能得到有效的提升。抗常值扰动实验表明:LADRC波动幅值更小,能够更快的进入稳态。最后,本文在理论研究的基础上,搭建宏微复合运动实验平台。对比了单级驱动刚性平台、宏微复合双级驱动平台的性能,并通过阶跃响应实验、点位运动抗扰实验、正弦跟踪实验验证了基于自抗扰控制技术的宏微复合运动平台具有良好的抗扰性能和跟踪性能。

关键词：宏微复合运动平台摩擦非线性弹性振动矢量控制自抗扰控制

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高速宏微复合运动平台的模型自抗扰及精密解耦控制方法研究

高速宏微复合运动平台的模型自抗扰及精密解耦控制方法研究

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作者：詹博羽广东工业大学

学位级别：硕士

微电子制造不断向高密度化、高集成化与细微化方向发展，应用于微电子精密制造的高速高精度运动平台得到广泛研究与快速发展。宏微复合驱动方式可在实现大行程高速运动的同时兼顾高精度，是微电子制造中实现高效高精度定位操作的一种重... 详细信息

微电子制造不断向高密度化、高集成化与细微化方向发展，应用于微电子精密制造的高速高精度运动平台得到广泛研究与快速发展。宏微复合驱动方式可在实现大行程高速运动的同时兼顾高精度，是微电子制造中实现高效高精度定位操作的一种重要方式。对于宏微复合运动平台控制策略的研究主要包括宏动驱动控制研究、微动驱动控制研究和宏微复合控制研究三个方面。首先，对于执行高速大行程运动过程的宏动台而言，如何对宏运动平台进行快速精密的抗扰控制策略设计，保证宏动台具有良好的动态性能和抗干扰能力，是宏微复合平台实现快速精密定位的基础。其次，对于具有快速响应能力的微动台，如何从抗饱和控制的角度出发设计微动台的精密控制算法，降低蠕变迟滞和输出饱和等非线性问题的影响，是实现微动台高精度误差补偿的关键。最后，宏微驱动过程中宏动台与微动台间的运动耦合问题影响着高性能的复合控制实现，设计合适的精密解耦控制方法是提高宏微复合运动平台控制精度、响应速度和工作效率的关键。本文的主要研究内容概括如下：　　（1）深入调研精密运动平台的国内外研究现状，对直线电机宏运动平台控制方法、压电陶瓷微运动平台控制方法和宏微复合运动平台精密控制的关键技术进行深入分析，明确本文的工作内容与技术方案;（2）对宏微运动平台开展数学建模，建立直线电机宏动台的动力学模型，并采用正弦变频信号扫频的方法进行模型参数辨识;对基于压电陶瓷的微动台进行动力学分析，建立其机电耦合模型，明确微动台的输出特性;同时，对宏微平台整体进行动力学建模，明确宏微系统的耦合机理。　　（3）针对宏微运动平台的高速宏动台，分析其本身存在的惯性振动、多重扰动和微动台耦合干扰影响，设计具有二自由度扰动抑制能力的模型预测自抗扰控制方法，并对控制方法进行稳定性分析，通过仿真与实验，验证所提方法在提高直线电机宏动台系统定位精度和抗干扰能力方面的有效性。　　（4）针对宏微运动平台的精密微动台，对其迟滞、蠕变和饱和等非线性问题进行理论描述，提出具有快速响应能力的积分抗饱和控制方法，并建立控制参数与具有实际物理意义的位移-电压系数间的联系，简化控制器参数整定过程，通过实验验证所提方法可提高微动台在饱和情况下的控制精度、响应速度和稳定性。　　（5）分析宏微复合运动切换控制方法在运动过程中存在的宏微耦合问题，提出宏微精密解耦控制方法，解决因耦合干扰作用而引起的宏动台不稳定和微平台行程利用率不高的关键难题，实现宏微运动平台的大行程快速高精度定位。　　（6）基于dSPACE运动控制器搭建宏微复合运动平台的实验系统，对高速宏动台模型预测自抗扰控制方法、精密微动台的积分抗饱和方法和宏微复合平台的精密解耦控制策略进行控制实现。开展宏微复合运动平台的解耦控制性能测试以及大行程高速精密定位实验，验证本文所研究方法的有效性与宏微平台的控制性能。

关键词：微电子制造宏微复合运动平台自抗扰控制精密解耦控制

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面向电子制造的高速精密宏微运动平台研究

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组合机床与自动化加工技术 2015年第2期 50-54页

作者：黄特生高健周志强张揽宇陈小国广东工业大学机械装备制造与控制技术教育部重点实验室广州510006

在分析宏微复合驱动技术的基础上对高速高精度定位的宏微复合运动平台进行了研究,并研制了基于音圈电机驱动和压电陶瓷驱动的宏微复合运动平台。该平台的宏运动由音圈电机驱动,可实现高加速度和大行程运动;微运动由与音圈电机主轴相连... 详细信息

在分析宏微复合驱动技术的基础上对高速高精度定位的宏微复合运动平台进行了研究,并研制了基于音圈电机驱动和压电陶瓷驱动的宏微复合运动平台。该平台的宏运动由音圈电机驱动,可实现高加速度和大行程运动;微运动由与音圈电机主轴相连接的压电陶瓷驱动,用以补偿宏运动所产生的定位误差并抑制宏微运动切换所产生的振动,达到平台的精密定位目标。最后,基于所搭建的宏微复合定位系统,开发了平台的控制系统软件,并开展了一系列的实验测试。结果表明,本研究开发的宏微复合定位平台具有良好的工作性能,可满足电子制造高速高精密定位的需要。

关键词：宏微复合运动平台音圈电机压电陶瓷驱动器电子制造

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