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面向IC封装的精密定位平台的运动控制研究

作　者: 李雪
导　师: 周超英
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 高精密定位平台直线电机动力学建模 PID控制控制器
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

超精密X-Y两轴运动平台是IC加工封装设备的关键部件之一,而传统采用伺服电机加丝杠的X-Y两轴运动平台要达到微米级的位置精度难度大。采用直线电机直接驱动的进给方式取消了一切中间传动环节,可以克服运动方式转换环节所带来的缺点,提高IC封装设备的精度与效率,但同时也增加了直线电机控制系统的控制难度。本论文开发以直线电机为驱动元件,面向IC封装的高速、高精度定位系统为目标,以两自由度X-Y定位平台为对象,研究了提高平台速度与精度的控制策略和方法,并建造出X-Y精密定位平台实验样机一台。本论文首先分析了国内外在研究IC封装平台方面的状况,包括驱动形式、运动机构形式、动力学建模与控制策略。根据所提出的设计指标,选择IC封装平台所需要的硬件,设计其控制系统的总体结构。并根据直线电机的工作原理与特点,建立了直线电机的驱动模型,然后将X轴向定位平台等效为集中质量系统,建立了X轴向定位机构的动力学模型。最终建立了系统的机电模型,为控制器的设计做准备。然后在系统机电模型基础上,以PID控制策略为基础,设计了带有电流环、速度环、位置环的三环控制器,为了进一步提高平台的跟随特性,根据复合控制原理设计了带有速度前馈与加速度前馈的新型控制器。并对控制器进行仿真,结果表明该控制器能显著提高系统的精度。最后根据所设计的控制器对实际系统进行参数整定,从而得到最优参数,在最优参数下对系统进行试验,试验表明系统平台调节时间短,精度高,动态响应快速,加速度大,平台达到设计时所提出的指标。

面向IC封装的精密定位平台的运动控制研究

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