面向X—Y精密伺服平臺(tái)的魯棒跟蹤控制.pdf

1、隨著超精密智能器件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，以及高性能數(shù)字系統(tǒng)的快速發(fā)展，超精密機(jī)電系統(tǒng)已逐步應(yīng)用到高分辨率成像，半導(dǎo)體光刻加工，IC封裝及硬盤(pán)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等諸多新興行業(yè)。超精密機(jī)電伺服系統(tǒng)在建模、控制、試驗(yàn)等方面都有別于傳統(tǒng)機(jī)電系統(tǒng)，對(duì)傳感器件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)處理、高速數(shù)字集成等環(huán)節(jié)的技術(shù)要求更加苛刻，并日益成為機(jī)械電子和控制工程領(lǐng)域研究的重要問(wèn)題。為滿足系統(tǒng)在精度、穩(wěn)定性、快速響應(yīng)及魯棒性方面的需求，超精密運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)成為超精密運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)

2、鍵，其主要集中在定位和跟蹤兩個(gè)方面。精密定位的研究始于20世紀(jì)70年代初，到目前為止，精密定位方面的伺服算法和系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研究已比較完善。而隨著超精密機(jī)電系統(tǒng)在器件和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的快速發(fā)展，運(yùn)動(dòng)控制的精度正在不斷被推向一個(gè)新的極限。越來(lái)越廣泛和高端的應(yīng)用，以及各種不確定性因素的存在，使得人們對(duì)系統(tǒng)軌跡跟蹤和隨動(dòng)特性也提出了苛刻的要求。
　　具有開(kāi)放式結(jié)構(gòu)和快速成型功能的機(jī)電一體化精密平臺(tái)對(duì)于控制算法的研究，及其實(shí)際應(yīng)用都有重要的

3、價(jià)值。本課題以高帶寬的音圈電機(jī)(VoiceCoilMotor-VCM)驅(qū)動(dòng)的X-Y精密伺服平臺(tái)為基礎(chǔ)，集成了基于xPCTarget和NationalInstrument(NI)數(shù)據(jù)采集的快速控制成型系統(tǒng)。重點(diǎn)以該精密伺服平臺(tái)系統(tǒng)為研究對(duì)象，針對(duì)其跟蹤運(yùn)動(dòng)模態(tài)，提出了基于內(nèi)模原理的魯棒跟蹤控制算法研究，旨在實(shí)現(xiàn)X-Y精密伺服平臺(tái)對(duì)周期參考信號(hào)的高精度跟蹤，為大行程高精度伺服系統(tǒng)的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)提供一條創(chuàng)新思路。本論文從系統(tǒng)建模、跟蹤控制器

4、設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)應(yīng)用三個(gè)方面展開(kāi)，具體研究工作如下:
　　介紹一種由音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)的X-Y精密伺服平臺(tái)，以此為基礎(chǔ)集成基于xPCTarget和NationalInstrument(NI)數(shù)據(jù)采集的快速控制成型系統(tǒng)。研究了該系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性，并通過(guò)實(shí)時(shí)DFT算法，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了頻率域建模的理論及實(shí)驗(yàn)方法。以上述系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型為前提，在考慮系統(tǒng)魯棒性等特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了基于內(nèi)模單元的魯棒跟蹤算法。新的內(nèi)模結(jié)構(gòu)的引入，使得我們不再單純針對(duì)被控對(duì)象