面向X—Y精密伺服平臺的魯棒跟蹤控制.pdf

1、隨著超精密智能器件和執(zhí)行機構(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封裝及硬盤數(shù)據(jù)存儲等諸多新興行業(yè)。超精密機電伺服系統(tǒng)在建模、控制、試驗等方面都有別于傳統(tǒng)機電系統(tǒng)，對傳感器件、執(zhí)行機構(gòu)、信號處理、高速數(shù)字集成等環(huán)節(jié)的技術(shù)要求更加苛刻，并日益成為機械電子和控制工程領(lǐng)域研究的重要問題。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，超精密運動控制技術(shù)成為超精密運動實現(xiàn)的關(guān)

2、鍵，其主要集中在定位和跟蹤兩個方面。精密定位的研究始于20世紀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)計領(lǐng)域的研究已比較完善。而隨著超精密機電系統(tǒng)在器件和系統(tǒng)設(shè)計方面的快速發(fā)展，運動控制的精度正在不斷被推向一個新的極限。越來越廣泛和高端的應(yīng)用，以及各種不確定性因素的存在，使得人們對系統(tǒng)軌跡跟蹤和隨動特性也提出了苛刻的要求。
　　具有開放式結(jié)構(gòu)和快速成型功能的機電一體化精密平臺對于控制算法的研究，及其實際應(yīng)用都有重要的

3、價值。本課題以高帶寬的音圈電機(VoiceCoilMotor-VCM)驅(qū)動的X-Y精密伺服平臺為基礎(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)。重點以該精密伺服平臺系統(tǒng)為研究對象，針對其跟蹤運動模態(tài)，提出了基于內(nèi)模原理的魯棒跟蹤控制算法研究，旨在實現(xiàn)X-Y精密伺服平臺對周期參考信號的高精度跟蹤，為大行程高精度伺服系統(tǒng)的機電一體化設(shè)計提供一條創(chuàng)新思路。本論文從系統(tǒng)建模、跟蹤控制器

4、設(shè)計及實驗應(yīng)用三個方面展開，具體研究工作如下:
　　介紹一種由音圈電機驅(qū)動的X-Y精密伺服平臺，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)的動力學(xué)特性，并通過實時DFT算法，系統(tǒng)實現(xiàn)了頻率域建模的理論及實驗方法。以上述系統(tǒng)動力學(xué)模型為前提，在考慮系統(tǒng)魯棒性等特點的基礎(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被控對象