基于音圈电机的频域辨识与位置/力运动控制系统设计

发布时间：2024-01-11 07:45

　　随着芯片产业的制程不断向前推进,芯片本身尺寸及封装尺寸越来越小,这使得芯片引脚之间的间距和焊盘的直径不断减小,对半导体封装装备提出了越来越高的要求。半导体封装装备是一种高度集成的工业自动化装备,优良的运动控制系统是实现半导体封装装备高精度、高加速度、超柔性、高鲁棒性等性能的核心。音圈电机以其物理结构简单、响应快、高加速度、力特性平滑、高可靠性等特点,在半导体封装装备中应用广泛。本论文主要围绕半导体封装装备中的音圈电机的运动控制系统设计展开。精确可靠的系统数学模型是进行电机运动控制系统设计的基础,在本项目中,采用了两种频域辨识的手段对音圈电机系统的数学模型进行了辨识。机电系统辨识属于“灰箱”辨识,需要了解系统的大致结构,为此对半导体封装装备中的两种常用的直动式与摆动式音圈电机进行了机理建模。整个音圈电机运动控制系统设计是围绕位置控制、力控制、位置/力切换控制来展开。首先,从音圈电机的结构及其工作原理入手,分别求取了直动式与摆动式音圈电机的机理模型。在驱动策略上,分析了三种驱动器方案,最后选择了单相电流驱动器作为音圈电机的驱动方案。在控制器的选择上,采用了嵌入式的运动控制器方案,该方案可以...

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及研究意义
    1.2 音圈电机及其研究现状
    1.3 机电系统辨识研究现状
    1.4 音圈电机位置/力控制策略分析
        1.4.1 音圈电机位置控制分析
        1.4.2 音圈电机力控制分析
        1.4.3 音圈电机位置/力切换分析
    1.5 课题来源与主要研究内容
第二章 音圈电机机理建模及驱控系统分析
    2.1 引言
    2.2 典型音圈电机结构
    2.3 音圈电机工作原理
    2.4 音圈电机系统数学建模
        2.4.1 直动型音圈电机
        2.4.2 摆动型音圈电机
        2.4.3 两种音圈电机模型框图
    2.5 音圈电机驱动策略分析
    2.6 音圈电机控制策略分析
    2.7 本章小结
第三章 音圈电机的频域辨识分析与实验
    3.1 引言
    3.2 激励信号的选取及生成
        3.2.1 激励信号分析
        3.2.2 伪随机二进制序列信号(PRBS)
        3.2.3 正弦扫频信号
    3.3 系统辨识算法分析
    3.4 辨识实验数据采集
    3.5 实验数据的频域变换
    3.6 音圈电机系统辨识实验
    3.7 本章小结
第四章 音圈电机位置控制分析与实验
    4.1 引言
    4.2 反馈控制策略分析
        4.2.1 速度环反馈控制器
        4.2.2 位置环反馈控制器
    4.3 前馈控制策略分析
    4.4 基于直接前馈补偿+反馈复合控制策略分析及实验
        4.4.1 直接前馈补偿理论分析
        4.4.2 直接前馈补偿系数的理论求解
        4.4.3 实验
    4.5 基于迭代学习的前馈+反馈复合控制策略分析及实验
        4.5.1 迭代学习控制理论分析
        4.5.2 迭代学习基本控制算法
        4.5.3 实验
    4.6 本章小结
第五章 音圈电机力控制及位置-力切换分析及实验
    5.1 引言
    5.2 力控制策略分析
        5.2.1 力闭环控制策略
        5.2.2 力开环控制策略
    5.3 力规划策略分析
    5.4 力补偿策略分析
    5.5 位置-力切换条件分析
        5.5.1 位置特征切换策略
        5.5.2 位置误差特征切换策略
        5.5.3 速度特征切换策略
    5.6 位置-力控制综合实验
    5.7 本章小结
总结与展望
    全文总结
    展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢



本文编号：3877809