高加速精密運動平臺建模及控制關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、芯片封裝是IC產(chǎn)業(yè)中重要環(huán)節(jié),高加速精密運動平臺是封裝設(shè)備的核心運動部件。隨著科技發(fā)展,芯片的尺寸越來越小,引線間距也越來越小,對封裝效率的要求越來越高,這就要求面向芯片封裝的運動平臺具有更快的速度、更高的加速度、更高的定位精度。這些指標(biāo)對運動平臺的設(shè)計以及運動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)提出了極大的挑戰(zhàn)。
　　本文從封裝運動典型工況出發(fā),基于自主研制的高加速精密運動平臺,建立了平臺摩擦模型,研究了運動平臺模型辨識技術(shù),以及能夠?qū)崿F(xiàn)快速、精確定

2、位的控制關(guān)鍵技術(shù)。
　　論文研究的高加速精密運動平臺采用的是直線電機直接驅(qū)動的形式。本文首先對永磁同步直線電機進行特性分析,分析了直線電機推力波動的情況;建立運動平臺的摩擦模型,對于摩擦模型中難以確定的參數(shù)進行系統(tǒng)參數(shù)辨識;預(yù)估了運動平臺模型的模型結(jié)構(gòu),采用頻率響應(yīng)法對系統(tǒng)模型進行辨識,得到系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并驗證模型有效性。
　　基于得到的運動平臺的數(shù)學(xué)模型,研究了面向封裝運動的控制關(guān)鍵技術(shù)。采用非對稱S速度曲線對平臺參考位

3、置輸入進行軌跡規(guī)劃,有效抑制運動平臺的殘余振動;根據(jù)辨識得到的閉環(huán)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,設(shè)計了零相位跟蹤誤差前饋控制器,減小了系統(tǒng)的時滯誤差,增強系統(tǒng)響應(yīng)特性;設(shè)計位置環(huán)PID控制器,以及速度環(huán)PID+擾動觀測器(DOB)的控制結(jié)構(gòu),實現(xiàn)對低頻擾動的補償和高頻噪聲等干擾的抑制;減小控制算法計算量,降低過渡過程超調(diào)量,將摩擦干擾分為高速線性部分和低速非線性兩部分分別補償。利用Matlab/Simulink對設(shè)計的前饋、反饋控制器進行仿真分析,驗證