基于音圈電機的高速精密定位系統的動力學行為與控制方法.pdf

1、本文對國內外用于引線鍵合設備的高加速和高精度XY定位平臺系統的研究現狀作了概述與分析，在此基礎上，對音圈電機直驅XY定位平臺系統的結構動態(tài)設計和動力學行為進行了深入研究，并通過仿真與實驗相結合的方法，實現了控制器設計與應用，主要包括如下研究工作：
　　針對解耦機構的結構與動特性問題，建立了簡化動力學模型，并提出結構動態(tài)設計方法。借助牛頓法，建立解耦機構的簡化模型并揭示出預緊彈簧的匹配規(guī)律?；谟邢拊?、多體動力學和控制理論，建立剛彈

2、耦合、機電耦合模型，采用聯合仿真方法，對解耦機構進行動態(tài)設計，探索解耦機構的軸承、彈性鉸鏈和預緊彈簧對平臺動態(tài)特性的影響規(guī)律。該方法可實現對復雜機電耦合系統的解析建模，所得結論為樣機建造提供指導。
　　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向定位系統的全局動力學模型及開環(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響應特性和固有頻率的影響規(guī)律，并探討低速運動下摩擦力對定位精度和動力學特性的影響

3、。所建動力學模型和動特性分析為控制策略研究奠定了基礎。
　　針對直線音圈電機直驅XY定位平臺的特點，建立電機力平衡方程，分別設計了電機所受各負載力的力補償控制器，實現負載力與控制電壓信號的轉化。揭示了電機驅動器內置電流閉環(huán)的原理，并利用電流環(huán)完成力平衡方程的等效。利用仿真和實驗結合的方法，對所設計的力補償控制器進行有效性驗證。并對XY定位系統進行了軌跡跟蹤及性能實驗，結果表明，定位系統在力補償控制器作用下可實現對多種復雜路徑規(guī)劃的