硅晶片抛光机的抛光力加载系统的设计

发布时间：2017-09-28 14:43

  本文关键词：硅晶片抛光机的抛光力加载系统的设计

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【摘要】：气动技术与其他传动和控制技术相比,具有结构简单、工作可靠、容易掌握、维修方便、干净、对特殊工作环境适应性强等特点。在对加工环境要求较高的领域中,气动技术用于打磨和抛光工件表面,使工件的表面粗糙度达到期望值。随着社会生产力的发展,人们的生活水平越来越高;这带来的结果就是智能化的家用电器和数码产品越来越多,这里面都要用到大量的数字芯片,数字芯片的主要原料是硅晶片。同时,随着数码产品的不断更新换代,性能越来越好,要求数字芯片的集成度越来越高,这就使得对硅晶片的表面粗糙度和平面度的要求越来越高,尤其是表面粗糙度。硅晶片抛光机是加工硅晶片表面的主要设备,由于对硅晶片表面质量的要求越来越高,多国都对此进行了研究。但基本集中在机械结构、抛光设备的材料、计算机辅助软件的应用、化学抛光技术、抛光盘运行轨迹、抛光机的软件控制系统等方面。近年来,越来越多的抛光机制造企业希望将硅晶片抛光机的抛光力加载系统由主流的滚珠丝杠螺母转变为气动加载,以避免污染环境,但对其的研究还较少,气动加载系统的性能直接决定了加工质量的好坏,本文就是以此为研究对象,力图提高其性能,更好地提升加工质量。本文根据某抛光机制造企业给出的要求,为其设计某款硅晶片抛光机的气动加载系统。利用计算机对该气动加载系统进行仿真分析,使其性能满足要求。对电气比例阀和气缸进行了较深入的研究,对电气比例阀的压力—流量特性分析,可以获得电气比例阀的阀系数,为系统的建模打下基础。气缸的摩擦力引起的爬行现象是影响气动加载系统性能的最主要因素,本文对气缸的摩擦力引起的爬行现象进行分析,求出气缸产生爬行时的临界速度,选择合适的摩擦力补偿方法对气缸的摩擦力进行补偿,降低气缸的摩擦力对整个系统的影响。通过在气动加载系统的控制信号上叠加颤振信号来补偿气缸的摩擦力,并分别结合PID控制和模糊PID控制,通过仿真结果的对比,说明智能控制的优越性。气动加载系统本质上是气动力控制系统。它属于较新的研究领域,对它的研究具有一定的理论研究意义和实际工程价值。
【关键词】：气动加载系统 气缸的摩擦力 颤振信号 PID控制 模糊PID控制
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN305.2
【目录】：

• 摘要6-8
• abstract8-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 气动技术的概述12
• 1.2 气动技术的发展历史12
• 1.3 气动技术的发展趋势12-13
• 1.4 气动技术的优缺点13-14
• 1.5 气动伺服技术的发展历程14
• 1.6 气动伺服技术的发展趋势14-15
• 1.7 硅晶片抛光机的工作原理15-17
• 1.8 硅晶片抛光机的气动加载系统的工作原理17-18
• 1.9 气动力控制的研究现状18-19
• 1.10 本课题的研究意义19-20
• 1.11 论文的主要内容20-22
• 第二章 气动加载系统的设计22-32
• 2.1 气动加载系统的初步设计22-24
• 2.2 气动加载系统的元件选择24-31
• 2.2.1 气动加载系统的执行元件24-25
• 2.2.2 气动加载系统的控制元件25-28
• 2.2.3 气动加载系统的反馈检测器28-29
• 2.2.4 气动加载系统的气源29-31
• 2.3 本章小结31-32
• 第三章 气动加载系统的特性研究32-48
• 3.1 工作介质的特性分析32-33
• 3.2 气动加载系统的电气比例阀的特性分析33-41
• 3.3 气缸运动的非线性特性分析41-47
• 3.3.1 气缸的摩擦力分析41-42
• 3.3.2 气缸产生爬行的机理分析42-43
• 3.3.3 气缸产生爬行现象的临界速度的确定43-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 气动加载系统的数学建模48-81
• 4.1 数学建模的概念48
• 4.2 气动加载系统的数学模型的建立48-80
• 4.2.1 气缸的流量连续性方程48-55
• 4.2.2 气缸力平衡方程55-56
• 4.2.3 气动加载系统的传递函数56-71
• 4.2.4 气动加载系统的具体参数与数学模型71-76
• 4.2.5 气动加载系统的特性分析76-77
• 4.2.6 气动加载系统的稳定性分析77-80
• 4.3 本章小结80-81
• 第五章 气动加载系统的控制策略设计和仿真81-98
• 5.1 气动加载系统的仿真81-82
• 5.2 气缸摩擦力的补偿82-86
• 5.3 PID控制的气动加载系统的仿真分析86-88
• 5.4 模糊PID控制的气动加载系统的仿真分析88-97
• 5.5 本章小结97-98
• 第六章 总结与展望98-100
• 6.1 总结98-99
• 6.2 展望99-100
• 参考文献100-104
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果104-105
• 致谢105-106

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本文编号：936455