基于柔性支撑的微纳定位装置振动抑制研究

发布时间：2022-12-10 12:37

　　微纳定位装置在半导体制造与装配、生物医学、精密光学测量等行业应用广泛,是实现精密制造加工与精密测量的核心部件与关键技术,近年来受到了国内外学者的持续关注。常见的如以压电陶瓷为驱动器的定位装置,分辨率高,但是其运动行程只能达到几十到一百微米;而以磁悬浮技术为基础的定位装置由于消除了摩擦力的影响能够实现高速高精度的定位任务,但是其控制系统复杂,并且对于负载变化十分敏感。本文的微纳定位装置采用以柔性机构为导向部件,以音圈电机为驱动器,能够实现大行程、高精度的定位任务。但是由于柔性机构是一种弹性机构,阻尼低,装置在运动过程中易受外界扰动发生长时间大幅度的振动,影响控制精度,甚至对系统稳定性造成影响。针对上述问题,本文进行了如下研究:第一,基于柔性支撑的微纳定位装置及其伺服控制。分析了柔性机构、音圈电机基本特征;完成了微纳定位装置的基本性能测试;通过数学推导以及正弦扫频获得微纳定位装置数学模型、频率响应以及传递函数模型,验证了其低阻尼特性;并基于dSPACE半实物仿真系统建立定位装置的三环PID控制系统。第二,基于正速度反馈的振动抑制算法。在微纳定位装置速度环频率响应的基础上,设计正速度反馈（P... 

【文章页数】：107 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题研究的目的意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 微纳定位装置研究现状
        1.3.2 振动抑制研究现状
    1.4 论文的主要研究内容
第2章 基于柔性支撑的微纳定位装置及其伺服控制
    2.1 引言
    2.2 微纳定位装置
        2.2.1 微纳定位装置机构
        2.2.2 微纳定位装置的数学建模
        2.2.3 微纳定位装置的基本性能测试
    2.3 基于数据的系统精确建模
        2.3.1 基于正弦扫频的系统频率响应测试方法
        2.3.2 伺服控制系统扫频实验及结果分析
        2.3.3 定位装置机电系统的精确建模
    2.4 伺服控制
        2.4.1定位装置控制系统设计及仿真实验
        2.4.2 控制系统实验及结果分析
    2.5 小结
第3章 基于正速度反馈的振动抑制算法
    3.1 引言
    3.2 正速度反馈算法及其稳定性分析
        3.2.1 正速度反馈振动抑制算法
        3.2.2 正速度反馈控制系统稳定性分析
    3.3 正速度反馈控制器设计
        3.3.1 基于PI控制器的正速度反馈算法
        3.3.2 基于系统模型的正速度反馈控制器设计
        3.3.3 仿真及结果分析
    3.4 实验及结果分析
    3.5 小结
第4章 基于阻尼器的振动抑制方法
    4.1 引言
    4.2 基于阻尼器振动抑制机理及方法
    4.3 阻尼器振动抑制系统稳定性分析
        4.3.1 基于数学等效模型的稳定性分析
        4.3.2 基于系统离散模型的稳定性分析
    4.4 基于阻尼器振动控制系统实验及结果分析
        4.4.1控制系统粘性阻尼仿真实验
        4.4.2 控制系统粘性阻尼实验及结果分析
    4.5 小结
第5章 基于组合型三角函数的轨迹规划设计
    5.1 引言
    5.2 经典轨迹规划方法
    5.3 基于组合型三角函数的轨迹规划设计方法
        5.3.1 基于三角函数的轨迹规划设计方法
        5.3.2 基于三角函数的轨迹特性分析
        5.3.3 仿真及结果分析
    5.4 基于三角函数轨迹规划实验及结果分析
        5.4.1 微纳定位装置轨迹规划实验与性能比较
        5.4.2 高速直线电机轨迹规划实验与性能比较
    5.5 小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3716761