面向高端制造裝備的高速精密定位平臺(tái)控制技術(shù)研究.pdf

1、高速精密運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)作為制造及裝配領(lǐng)域的通用技術(shù)，廣泛應(yīng)用于如芯片封裝設(shè)備和高速數(shù)控加工中心等高端制造裝備中。隨著集成電路產(chǎn)業(yè)中芯片封裝技術(shù)不斷向著高集成度、多引線化和細(xì)間距化方向發(fā)展，芯片封裝設(shè)備對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度、加速度、定位精度和穩(wěn)定性等性能指標(biāo)提出了更高的要求。另外隨著刀具材料的不斷創(chuàng)新，數(shù)控機(jī)床和高速加工中心的切削速度也從最初的12m/min提高到120m/min以上，這都給高速精密定位平臺(tái)及其伺服控制策略的設(shè)計(jì)帶來了極大的挑戰(zhàn)

2、。因此本文面向高端制造裝備對(duì)高速精密定位平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)所展開的研究，對(duì)加快我國高端設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的理論指導(dǎo)意義與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文針對(duì)芯片制造設(shè)備和高速數(shù)控加工中心等高端制造裝備，設(shè)計(jì)并構(gòu)建了基于直線電機(jī)直驅(qū)技術(shù)的高速精密定位實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。論文同時(shí)研究了定位平臺(tái)的高速高精度伺服控制技術(shù)。本文的研究內(nèi)容及成果主要有以下幾點(diǎn):
　　 1.對(duì)高速精密定位平臺(tái)的硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)與搭建。定位平臺(tái)的X-Y

3、工作臺(tái)采用高精度永磁同步直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，同時(shí)平臺(tái)的末端采用直線光柵反饋，以實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制。定位平臺(tái)的控制系統(tǒng)采用基于IPC+MC的開放式數(shù)控系統(tǒng)架構(gòu)，并采用了PMAC(Program Multi-Axis Controller)高性能運(yùn)動(dòng)控制卡，從而使平臺(tái)的控制系統(tǒng)具有良好的開放性、可靠性和可擴(kuò)展性。
　　 2.對(duì)永磁同步直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理和分類進(jìn)行介紹，并對(duì)永磁同步直線電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。定位平臺(tái)伺服控制系統(tǒng)

4、的位置控制器采用了“PID+速度/加速度前饋”的復(fù)合控制算法，并在此基礎(chǔ)上建立了基于前饋控制的改進(jìn)型直線電機(jī)伺服控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)高速高精度控制實(shí)驗(yàn)提供了理論依據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該控制算法可以很好地提高伺服控制系統(tǒng)的跟蹤精度，同時(shí)能夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　 3.利用PMAC調(diào)試軟件對(duì)直線電機(jī)伺服控制系統(tǒng)位置控制器的PID控制參數(shù)、速度/加速度前饋參數(shù)及摩擦前饋參數(shù)進(jìn)行反復(fù)調(diào)試實(shí)驗(yàn)，從而使整個(gè)伺服控制系統(tǒng)獲得了良好的穩(wěn)