基于音圈電機(jī)的高速精密定位系統(tǒng)的動力學(xué)行為與控制方法.pdf

1、本文對國內(nèi)外用于引線鍵合設(shè)備的高加速和高精度XY定位平臺系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀作了概述與分析，在此基礎(chǔ)上，對音圈電機(jī)直驅(qū)XY定位平臺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計(jì)和動力學(xué)行為進(jìn)行了深入研究，并通過仿真與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)了控制器設(shè)計(jì)與應(yīng)用，主要包括如下研究工作：
　　針對解耦機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與動特性問題，建立了簡化動力學(xué)模型，并提出結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計(jì)方法。借助牛頓法，建立解耦機(jī)構(gòu)的簡化模型并揭示出預(yù)緊彈簧的匹配規(guī)律?；谟邢拊?、多體動力學(xué)和控制理論，建立剛彈

2、耦合、機(jī)電耦合模型，采用聯(lián)合仿真方法，對解耦機(jī)構(gòu)進(jìn)行動態(tài)設(shè)計(jì)，探索解耦機(jī)構(gòu)的軸承、彈性鉸鏈和預(yù)緊彈簧對平臺動態(tài)特性的影響規(guī)律。該方法可實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜機(jī)電耦合系統(tǒng)的解析建模，所得結(jié)論為樣機(jī)建造提供指導(dǎo)。
　　基于鍵合圖理論，考慮螺栓連接、柔性連接和摩擦力等因素，建立X向和Y向定位系統(tǒng)的全局動力學(xué)模型及開環(huán)控制模型。通過考察螺栓和柔性連接的等效剛度和阻尼對系統(tǒng)響應(yīng)特性和固有頻率的影響規(guī)律，并探討低速運(yùn)動下摩擦力對定位精度和動力學(xué)特性的影響

3、。所建動力學(xué)模型和動特性分析為控制策略研究奠定了基礎(chǔ)。
　　針對直線音圈電機(jī)直驅(qū)XY定位平臺的特點(diǎn)，建立電機(jī)力平衡方程，分別設(shè)計(jì)了電機(jī)所受各負(fù)載力的力補(bǔ)償控制器，實(shí)現(xiàn)負(fù)載力與控制電壓信號的轉(zhuǎn)化。揭示了電機(jī)驅(qū)動器內(nèi)置電流閉環(huán)的原理，并利用電流環(huán)完成力平衡方程的等效。利用仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方法，對所設(shè)計(jì)的力補(bǔ)償控制器進(jìn)行有效性驗(yàn)證。并對XY定位系統(tǒng)進(jìn)行了軌跡跟蹤及性能實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，定位系統(tǒng)在力補(bǔ)償控制器作用下可實(shí)現(xiàn)對多種復(fù)雜路徑規(guī)劃的