基于音圈电机的精密定位系统设计及在引线键合机中的应用
发布时间：2020-12-29 17:00
由于音圈电机具有高精度、高响应速度、高加速度的特点,因此在高精密设备中的应用越来越广泛,音圈电机应用环境也变的更多样化,这就对音圈电机的控制算法提出了更高的要求,更快的响应速度、更强的鲁棒性、更高的控制精度也成为了音圈电机控制器的关键性指标。本文以引线键合机为应用指标,对音圈电机的控制方法和硬件控制器进行研究和设计。文章将首先根据音圈电机模型建立串级PID控制的三闭环模型,通过解算得出最优参数,并对其控制效果进行仿真观测,基于硬件平台进行算法实验,对控制品质进行分析,并作为后续实验的对比数据。其次,为增强音圈电机控制系统的鲁棒性、提高控制品质,采用滑模控制方法设计速度环控制器,通过仿真观测滑模控制器的控制质量,并将结果与前面的PID控制器展开对比,分析滑模控制器的优劣。从理论上讲,滑模控制器存在无法避免的抖振问题,为了尽量的削弱抖振问题,本文提出结合模糊控制原理,设计出模糊滑模控制器,建立仿真文件进行仿真,就抖振问题与滑模控制器进行比较,分析两者的控制品质。完成理论分析后,将从硬件和软件两方面入手设计音圈电机驱动器,硬件部分分为以DSP为主控的主控制板和以FPGA为主控的辅助控制板两部...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
音圈电机示意图
而键合头控制质量的优劣会直接决定焊接点的键合质量。引线键合机示意图如图1-2 所示。本文所研究的音圈电机应用背景为热超声波引线键合机，超声波引线键合是常见的三种引线键合方式热压键合、超声键合和热超声键合之一，由于热压键合对环境要就严苛，且键合点质量不高；超声键合虽是是一种低成本高可靠的焊接方式，但是由于其键合方式的局限性，对于尾线的扯丝工艺处理效果欠佳；因此相比之下，热超声引线键合的方式仍为现阶段的主流键合方式。热超声引线键合的流程是：首先通过高温加热使得键合头内的金属丝融成球状，键合头在音圈电机运动控制器的控制下移动至键合点位置，并同时施加超声波、热和压力，完成金属丝与触点的焊接。图 1-2 引线键合机示意图1.4 主要研究内容及章节分布1.4.1 主要研究内容经过研究不难发现国内引线键合机在运动时间和定位精度的控制方面仍有着一定的可提升空间，而经过分析，其硬件专用动用控制器和键合头运动的控制策略是影响键合质量的两大重要因素，因此，本文以此为突破口，对音圈电机的专用硬件驱动器和切实可行的控制策略设计研究，主要研究主要分为以下几个方面：（1）系统建模方面本文将首先分析音圈电机工作原理及键合头结构，并对引线键合机的运动
图 2-2 音圈电机运动原理示意图型生以来用途广泛、分类繁多，根据其运行方形结构可以分为圆柱形、矩形、扁平型，按型和动永磁体型两大类[42]。表 2-1 位音圈电表 2-1 音圈电机分类比对表名称 特点型 应用于小量程、高精度、高加速度平台，适应型 能够满足高性能摆角运动，适用于 90 度角形 推力大(0.7~2500N)，行程适中(一般不超过形 推力较小(小于 1000N)，行程大(可达 250m型 推力较小(小于 500N)，行程短(小于 25mm)
【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁同步电机控制参数设计方法[J]. 邱腾飞,温旭辉,赵峰,王永兴. 电工电能新技术. 2016(06)
[2]永磁同步电机滑模变结构鲁棒控制[J]. 崔家瑞,高江峰,张波,李擎. 电机与控制学报. 2016(05)
[3]DSP和ARM的音圈电机伺服控制系统设计[J]. 罗颖,张维存,刘立. 单片机与嵌入式系统应用. 2015(01)
[4]永磁同步电动机调速系统PI控制器参数整定方法[J]. 王莉娜,朱鸿悦,杨宗军. 电工技术学报. 2014(05)
[5]智能车小车转向系统的建模与仿真分析[J]. 郭建青,聂文文,许必涛,王静. 汽车实用技术. 2011(Z1)
[6]新型多模态PID控制算法在高精度位置伺服系统中的应用[J]. 王杰,林忠万,李玉忍. 电气传动. 2005(03)
[7]具有随机量测噪声的变结构控制[J]. 夏常弟,李治. 控制与决策. 1994(03)
[8]大规模集成电路中的互连问题和微波技术[J]. 李征帆. 电子学报. 1992(05)
博士论文
[1]超精密定位音圈电机驱动控制系统研究[D]. 陈启明.哈尔滨工业大学 2016
[2]芯片封装的伺服控制系统与快速高精度定位技术研究[D]. 刘超.上海交通大学 2015
[3]永磁同步电机调速系统滑模变结构控制若干关键问题研究[D]. 张晓光.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]基于DSP的永磁同步电机伺服控制算法研究[D]. 张丹.西南交通大学 2017
[2]四足机器人的机械腿结构特性及其控制系统研究[D]. 赵东升.武汉理工大学 2017
[3]基于DSP的永磁同步电机伺服系统研究[D]. 路永良.哈尔滨工业大学 2014
[4]临近空间拦截弹直接侧向力/气动力复合控制[D]. 杨延丽.哈尔滨工业大学 2013
[5]金丝球焊线机键合头的研究与开发[D]. 秦林杰.广东工业大学 2013
[6]金丝球焊线机数字式焊接压力控制系统的研究与设计[D]. 吴雪文.广东工业大学 2012
[7]音圈电机位置伺服控制系统的研究[D]. 刘丽丽.哈尔滨工业大学 2010
[8]基于DSP的多轴运动控制器软件系统的研究与开发[D]. 许雄.上海交通大学 2009
[9]基于模糊滑模变结构的倒立摆控制方法研究[D]. 张志强.兰州理工大学 2008
[10]模糊滑模控制应用方法研究[D]. 敖俊卿.华北电力大学（北京） 2008
本文编号：2945973
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
音圈电机示意图
而键合头控制质量的优劣会直接决定焊接点的键合质量。引线键合机示意图如图1-2 所示。本文所研究的音圈电机应用背景为热超声波引线键合机，超声波引线键合是常见的三种引线键合方式热压键合、超声键合和热超声键合之一，由于热压键合对环境要就严苛，且键合点质量不高；超声键合虽是是一种低成本高可靠的焊接方式，但是由于其键合方式的局限性，对于尾线的扯丝工艺处理效果欠佳；因此相比之下，热超声引线键合的方式仍为现阶段的主流键合方式。热超声引线键合的流程是：首先通过高温加热使得键合头内的金属丝融成球状，键合头在音圈电机运动控制器的控制下移动至键合点位置，并同时施加超声波、热和压力，完成金属丝与触点的焊接。图 1-2 引线键合机示意图1.4 主要研究内容及章节分布1.4.1 主要研究内容经过研究不难发现国内引线键合机在运动时间和定位精度的控制方面仍有着一定的可提升空间，而经过分析，其硬件专用动用控制器和键合头运动的控制策略是影响键合质量的两大重要因素，因此，本文以此为突破口，对音圈电机的专用硬件驱动器和切实可行的控制策略设计研究，主要研究主要分为以下几个方面：（1）系统建模方面本文将首先分析音圈电机工作原理及键合头结构，并对引线键合机的运动
图 2-2 音圈电机运动原理示意图型生以来用途广泛、分类繁多，根据其运行方形结构可以分为圆柱形、矩形、扁平型，按型和动永磁体型两大类[42]。表 2-1 位音圈电表 2-1 音圈电机分类比对表名称 特点型 应用于小量程、高精度、高加速度平台，适应型 能够满足高性能摆角运动，适用于 90 度角形 推力大(0.7~2500N)，行程适中(一般不超过形 推力较小(小于 1000N)，行程大(可达 250m型 推力较小(小于 500N)，行程短(小于 25mm)
【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁同步电机控制参数设计方法[J]. 邱腾飞,温旭辉,赵峰,王永兴. 电工电能新技术. 2016(06)
[2]永磁同步电机滑模变结构鲁棒控制[J]. 崔家瑞,高江峰,张波,李擎. 电机与控制学报. 2016(05)
[3]DSP和ARM的音圈电机伺服控制系统设计[J]. 罗颖,张维存,刘立. 单片机与嵌入式系统应用. 2015(01)
[4]永磁同步电动机调速系统PI控制器参数整定方法[J]. 王莉娜,朱鸿悦,杨宗军. 电工技术学报. 2014(05)
[5]智能车小车转向系统的建模与仿真分析[J]. 郭建青,聂文文,许必涛,王静. 汽车实用技术. 2011(Z1)
[6]新型多模态PID控制算法在高精度位置伺服系统中的应用[J]. 王杰,林忠万,李玉忍. 电气传动. 2005(03)
[7]具有随机量测噪声的变结构控制[J]. 夏常弟,李治. 控制与决策. 1994(03)
[8]大规模集成电路中的互连问题和微波技术[J]. 李征帆. 电子学报. 1992(05)
博士论文
[1]超精密定位音圈电机驱动控制系统研究[D]. 陈启明.哈尔滨工业大学 2016
[2]芯片封装的伺服控制系统与快速高精度定位技术研究[D]. 刘超.上海交通大学 2015
[3]永磁同步电机调速系统滑模变结构控制若干关键问题研究[D]. 张晓光.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]基于DSP的永磁同步电机伺服控制算法研究[D]. 张丹.西南交通大学 2017
[2]四足机器人的机械腿结构特性及其控制系统研究[D]. 赵东升.武汉理工大学 2017
[3]基于DSP的永磁同步电机伺服系统研究[D]. 路永良.哈尔滨工业大学 2014
[4]临近空间拦截弹直接侧向力/气动力复合控制[D]. 杨延丽.哈尔滨工业大学 2013
[5]金丝球焊线机键合头的研究与开发[D]. 秦林杰.广东工业大学 2013
[6]金丝球焊线机数字式焊接压力控制系统的研究与设计[D]. 吴雪文.广东工业大学 2012
[7]音圈电机位置伺服控制系统的研究[D]. 刘丽丽.哈尔滨工业大学 2010
[8]基于DSP的多轴运动控制器软件系统的研究与开发[D]. 许雄.上海交通大学 2009
[9]基于模糊滑模变结构的倒立摆控制方法研究[D]. 张志强.兰州理工大学 2008
[10]模糊滑模控制应用方法研究[D]. 敖俊卿.华北电力大学（北京） 2008
本文编号：2945973
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