导　　师： 杨志军

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 广东工业大学

摘　　要： 微电子制造装备技术的发展关乎国民经济发展,是我国先进制造能力、科技发展水平的综合体现。随着微电子封装技术、微纳加工技术等领域的快速发展与巨大的市场需求。其核心部件——精密运动平台,正面临高加速、高速度、高精度、大行程等诸多困难,宏微复合运动平台正成为解决此问题的一个重要发展方向。摩擦是影响机械导轨运动平台定位精度的主要原因,宏微复合运动平台将无摩擦的柔性铰链与直线运动平台结合在一起,通过利用柔性铰链的弹性变形补偿摩擦死区。然而,柔性铰链的固有频率低,其非线性弹性振动严重影响微平台稳态性能。本文从宏微复合运动平台机构原理和控制系统设计角度进行综合分析,研究了适用于宏微复合双驱运动平台的自抗扰控制策略。首先,介绍了宏微复合运动平台的组成。分析了三相永磁同步直线电机的基本结构和工作原理,并建立其数学模型。在坐标变换的基础上,对空间矢量控制的工作原理和实现方案展开了研究。分析了宏微复合机械平台的机构原理,并建立其数学模型。对于无摩擦的微平台而言,柔性铰链的非线性弹性振动问题是影响其定位精度的主要原因。同时根据宏微复合运动平台的结构特点确定了其控制方案。由此确定本文的重点研究问题,为后续自抗扰控制技术的应用做出理论铺垫。其次,本文介绍了PID控制与自抗扰控制算法的基本原理,并详细描述了自抗扰控制技术的非线性化和线性化的结构。通过搭建一个简易的仿真模型对线性自抗扰控制的参数整理原理做出了总结分析。仿真结果验证了线性自抗扰控制在参数整定方面的优越性。然后,本文根据上述两部分设计宏微复合运动平台的自抗扰控制策略。对于宏平台,设计基于PID控制策算法的双闭环伺服系统作为宏平台控制策略,并研究了其参数整定方法。宏平台通过宏微双级驱动方式补偿受机械导轨非线性摩擦带来的影响。对于微平台,视弹性振动为扰动,通过此方案避免了建立非线性弹性振动精准数学模型的困难,利用扩张状态观测器主动估计柔性铰链的非线性弹性振动及平台不确定性,并在微平台位置环补偿之,以保证微平台定位精度。在空间矢量控制技术的基础上,搭建宏微复合运动平台的仿真模型。阶跃响应实验表明:相对于PID算法,LADRC响应时间缩短20.58%,系统动态性能得到有效的提升。抗常值扰动实验表明:LADRC波动幅值更小,能够更快的进入稳态。最后,本文在理论研究的基础上,搭建宏微复合运动实验平台。对比了单级驱动刚性平台、宏微复合双级驱动平台的性能,并通过阶跃响应实验、点位运动抗扰实验、正弦跟踪实验验证了基于自抗扰控制技术的宏微复合运动平台具有良好的抗扰性能和跟踪性能。更多还原

关 键 词： 宏微复合运动平台 摩擦 非线性弹性振动 [2130381]矢量控制 [3548567]自抗扰控制

分 类 号： [TN405;TP273]

领　　域： [] []