二維精密氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)多參數(shù)控制與軌跡精度研究.pdf

1、精密氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)是一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)學(xué)系統(tǒng)，它具有高精度，高速度，高加速度等特點(diǎn)。它采用的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù):直線驅(qū)動(dòng)技術(shù)和靜壓氣浮導(dǎo)軌技術(shù)，顯著改善了精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能。盡管如此，其運(yùn)動(dòng)性能仍然受到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)電特性、氣浮導(dǎo)軌的機(jī)械特性、負(fù)載擾動(dòng)的影響。
　　二維精密氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)為研究數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)和先進(jìn)的控制技術(shù)提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。為了改善精密氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)行性能，需要對(duì)影響運(yùn)行性能的因素進(jìn)行分析。判斷氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)行性能標(biāo)準(zhǔn)有很多，

2、其中系統(tǒng)穩(wěn)定性、軌跡精度是十分重要的研究?jī)?nèi)容。本文以提高二維精密氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的軌跡精度為目標(biāo)，通過仿真、實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)二維精密氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的控制性能與軌跡精度進(jìn)行研究，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1、對(duì)二維精密氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行了分析，建立兩軸(X、Y)直線電機(jī)電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)三閉環(huán)控制模型，建立數(shù)學(xué)模型，并推導(dǎo)各環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)。利用Matlab仿真分析系統(tǒng)穩(wěn)定性，通過頻域特性分析，發(fā)現(xiàn)其相角裕度γ≥60°，幅值裕度Kg≥

3、10dB，滿足了足夠的穩(wěn)定性儲(chǔ)備工程控制要求。
　　2、根據(jù)二維精密氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的負(fù)載情況，仿真分析不同負(fù)載和PID參數(shù)對(duì)階躍響應(yīng)特性的影響規(guī)律，建立了帶速度前饋和加速度前饋的伺服控制系統(tǒng)模型，分析了前饋補(bǔ)償對(duì)伺服系統(tǒng)斜坡響應(yīng)特性的影響，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，利用軟件PMACTuning Pro2、PMAC Plot Pro2,分析在不同負(fù)載條件下，前饋增益參數(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)特性的影響規(guī)律。
　　3、利用PMAC Tuning Pro2對(duì)二維

4、氣浮平臺(tái)X/Y軸的PID參數(shù)與前饋增益參數(shù)進(jìn)行整定，獲得適合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)精密運(yùn)動(dòng)的參數(shù)范圍，為下一步實(shí)驗(yàn)測(cè)量氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)軌跡精度做準(zhǔn)備。
　　4、運(yùn)用激光干涉儀進(jìn)行定位精度測(cè)量，對(duì)氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)X軸在不同負(fù)載情況下的定位精度及重復(fù)定位精度進(jìn)行研究，驗(yàn)證了速度前饋增益參數(shù)和加速度前饋增益參數(shù)合理取值范圍整定的正確性，分析單軸的定位精度和兩軸聯(lián)合運(yùn)動(dòng)的圓弧軌跡精度的關(guān)系。最后，利用QC-10球桿儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析速度前饋參數(shù)和加速度前饋參數(shù)對(duì)