快速超精密宏微運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)方法研究.pdf

1、隨著超大規(guī)模集成電路和復(fù)雜光學(xué)元件制造技術(shù)的飛速發(fā)展,對(duì)制造裝備精度和工作效率的要求越來(lái)越高,精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)作為這些制造裝備中的關(guān)鍵,對(duì)其運(yùn)動(dòng)精度等性能的要求也越來(lái)越高。當(dāng)前超精密加工制造領(lǐng)域所用到的納米級(jí)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)多采用直線電機(jī)疊加音圈電機(jī)的宏微雙重驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。作為直線電機(jī)和音圈電機(jī)控制系統(tǒng)的最內(nèi)部環(huán)節(jié),電流環(huán)性能的提高直接影響到電機(jī)運(yùn)動(dòng)精度等指標(biāo)。為此本文提出了改善直線電機(jī)數(shù)字電流環(huán)性能的雙刷新死區(qū)補(bǔ)償方案,設(shè)計(jì)了全線性的音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案

2、,并在實(shí)際宏微運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中驗(yàn)證了這些方案。
　　本文首先從基于場(chǎng)定向控制算法和空間矢量調(diào)制技術(shù)的永磁同步直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作原理出發(fā),分析了死區(qū)效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理,提出了雙刷新補(bǔ)償法以消除死區(qū)效應(yīng)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的影響。其次,針對(duì)宏微運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中微動(dòng)音圈電機(jī)數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)帶寬低、紋波大的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了全線性的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案,以滿足音圈電機(jī)電流環(huán)高帶寬、低紋波的需求。再次,在理論分析和仿真驗(yàn)證雙刷新補(bǔ)償法和全線性音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的基礎(chǔ)上，在以TMS3

3、20F2812為核心的控制器中設(shè)計(jì)了雙刷新死區(qū)補(bǔ)償環(huán)節(jié);選取恰當(dāng)?shù)钠骷O(shè)計(jì)了全線性音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。最后,對(duì)本課題提出的宏微電機(jī)電流環(huán)改進(jìn)方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。測(cè)試了雙刷新補(bǔ)償環(huán)節(jié)對(duì)永磁同步電機(jī)開環(huán)和閉環(huán)相電流波形、幅值和諧波含量的改善效果;測(cè)試了采用全線性音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成的音圈電機(jī)電流環(huán)的階躍響應(yīng)、斜坡響應(yīng)、正弦響應(yīng)和閉環(huán)帶寬。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,雙刷新死區(qū)補(bǔ)償環(huán)節(jié)的加入明顯改善了電機(jī)相電流波形,諧波含量減少約50％;線性音圈電機(jī)電流環(huán)1