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(biāo)，以有限元方法、動態(tài)設(shè)計方法、機(jī)械動力學(xué)等理論為手段，系統(tǒng)深入地研究了兩自由度笛卡爾坐標(biāo)型高速、高精度定位平臺的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計、動力學(xué)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(jī)一臺。取得如下創(chuàng)造性成果： □將有限元分析方法和機(jī)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(jī)直接驅(qū)動的兩自由度笛卡爾坐標(biāo)型高速、高精度定位平臺，并采用新型彈性解耦機(jī)構(gòu)

2、，從而將驅(qū)動部件置于底座上，減輕了運(yùn)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(yùn)動學(xué)解耦的特點(diǎn)。 □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(xué)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(shè)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(jī)構(gòu)的動力學(xué)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(yīng)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(yīng)函數(shù)。研究了它們在不同控制信號電壓下的響應(yīng)變化規(guī)律。 □建立了直線音圈電機(jī)的動態(tài)方程，提出了基于速度PID控制的直線音圈電機(jī)傳遞函數(shù)，設(shè)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(jī)的X軸向定位平臺機(jī)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(jī)電耦合系統(tǒng)閉環(huán)控制算法。 □基于上述研究成果，