微細(xì)加工用精密定位平臺(tái)控制技術(shù)研究.pdf

1、微細(xì)加工的加工尺度、精度和加工穩(wěn)定性對(duì)其加工系統(tǒng)提出了更高的運(yùn)動(dòng)控制精度、分辨率、實(shí)時(shí)性等要求。宏微兩級(jí)精密定位平臺(tái)已廣泛應(yīng)用于微電子機(jī)械、精密加工、航空航天等領(lǐng)域，是目前最具前景的精密定位機(jī)構(gòu)。結(jié)合上述狀況，本文研究適于微細(xì)加工的宏微兩級(jí)精密定位平臺(tái)的控制及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)，研制相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，完成的工作主要包括:
　　1.分析壓電致動(dòng)器的遲滯特性，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了遲滯特性的Preisach模型;提出遲滯特性的多項(xiàng)式擬合建模方法，根據(jù)所

2、獲得的數(shù)據(jù)及曲線，實(shí)現(xiàn)了遲滯特性的多項(xiàng)式擬合模型。同時(shí)，根據(jù)階躍響應(yīng)曲線，建立了壓電致動(dòng)器的動(dòng)態(tài)模型和輸出位移仿真模型。
　　2.將建立的壓電致動(dòng)器特性模型應(yīng)用于精密定位控制系統(tǒng)，提出壓電致動(dòng)器的前饋+反饋復(fù)合控制方法并進(jìn)行了優(yōu)化，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的前饋控制系統(tǒng)。
　　3.根據(jù)仿真結(jié)果，提出并實(shí)現(xiàn)了通用PC交流伺服運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)+嵌入式系統(tǒng)的宏微兩級(jí)精密定位實(shí)驗(yàn)控制硬件系統(tǒng)。宏運(yùn)動(dòng)由PC機(jī)控制三軸交流伺服運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，微位移采用

3、嵌入式處理器和專用邏輯控制芯片的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
　　4.基于上述硬件平臺(tái)與控制方法，編程實(shí)現(xiàn)了精密定位平臺(tái)的PC端軟件與下位嵌入式處理器軟件，并開展了精密定位運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)。
　　相關(guān)的Matlab仿真及定位測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相對(duì)于傳統(tǒng)的Preisach模型，提出的多項(xiàng)式擬合模型具有更高的控制精度;提出的復(fù)合控制中，前饋控制環(huán)節(jié)能夠極大提高控制系統(tǒng)的快速性，同時(shí)具有較高的控制精度;基于ARM處理器+FPGA的控制結(jié)構(gòu)研制的精密定位