本文關(guān)鍵詞：精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制研究

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【摘要】：為縮短與發(fā)達(dá)國家間的差距,發(fā)展具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的IC制造設(shè)備核心技術(shù),針對(duì)濕法光刻機(jī)中用于浸沒單元調(diào)節(jié)以保持浸沒流場(chǎng)穩(wěn)定的精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái),開展基于新的機(jī)構(gòu)形式、驅(qū)動(dòng)控制方法以及位移檢測(cè)技術(shù)的高精度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)底層定位驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以Nanomotion直線超聲電機(jī)為驅(qū)動(dòng)部件,充分利用其結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)快、分辨率高,且能斷電自鎖等優(yōu)點(diǎn),并結(jié)合楔形微位移機(jī)構(gòu)進(jìn)行位移縮放和剛度提升,設(shè)計(jì)了基于此直線超聲電機(jī)的楔形驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。并搭建電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)ACS控制器、AB1A超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及光柵等電氣元件的電源供給和通信連接,以光柵信號(hào)作為反饋,構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。在構(gòu)建了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)后,本文開展對(duì)平臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制算法的研究。在充分分析超聲電機(jī)特性的基礎(chǔ)上,利用系統(tǒng)辨識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)建模,并提出結(jié)合前饋控制的雙光柵閉環(huán)復(fù)合控制環(huán)節(jié)。但面對(duì)超聲電機(jī)非線性、時(shí)變性且難建立準(zhǔn)確數(shù)學(xué)模型的特性,以及整體驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在換向過程中出現(xiàn)的類似超調(diào)現(xiàn)象和系統(tǒng)變負(fù)載的情況,傳統(tǒng)PID難以滿足控制要求。而由于模糊控制不要求被控對(duì)象的精確模型且適應(yīng)性強(qiáng),將其與PID控制結(jié)合,揚(yáng)長避短,設(shè)計(jì)出模糊PID控制器實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作范圍內(nèi)參數(shù)自適應(yīng)整定,達(dá)到最優(yōu)控制。但模糊控制器各參數(shù)一旦確定就無法改變,不能夠大范圍自動(dòng)適應(yīng)參數(shù)的變化。對(duì)此,文中利用遺傳算法對(duì)模糊PID進(jìn)行量化因子和比例因子的優(yōu)化設(shè)計(jì),通過仿真分析證明其良好的控制效果。最后針對(duì)設(shè)計(jì)的特殊楔形驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),進(jìn)行機(jī)械性能測(cè)試,結(jié)果表明其剛度遠(yuǎn)高于直接驅(qū)動(dòng)平臺(tái),達(dá)到設(shè)計(jì)目的。此外,運(yùn)用基于.NET平臺(tái)開發(fā)的控制算法和界面進(jìn)行定位精度對(duì)比實(shí)驗(yàn),得到軸向1μm的定位精度,在定位性能上優(yōu)于直接驅(qū)動(dòng)平臺(tái)。而在驗(yàn)證模糊PID控制效果的實(shí)驗(yàn)中,證明所設(shè)計(jì)的模糊PID控制器較傳統(tǒng)PID控制器具有更好的控制特性。
【關(guān)鍵詞】：超聲直線電機(jī) 楔形驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 模糊PID控制 遺傳算法
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM359.4;TP273
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-22
• 1.1 課題研究背景和意義11-12
• 1.2 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)概述12-17
• 1.2.1 直線驅(qū)動(dòng)技術(shù)12-14
• 1.2.2 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)14-15
• 1.2.3 微位移機(jī)構(gòu)15-17
• 1.3 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制技術(shù)分類17-20
• 1.3.1 按反饋形式分類18-19
• 1.3.2 按控制方法分類19-20
• 1.4 課題研究目的與內(nèi)容20-22
• 1.4.1 課題研究目的20-21
• 1.4.2 課題研究內(nèi)容21-22
• 2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)22-32
• 2.1 引言22
• 2.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22-28
• 2.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性能參數(shù)22-23
• 2.2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案23-26
• 2.2.3 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)26-28
• 2.3 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電氣控制實(shí)現(xiàn)28-31
• 2.3.1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電氣控制方案設(shè)計(jì)28-29
• 2.3.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)功能類元器件選型29-30
• 2.3.3 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電氣控制柜搭建30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 3 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分析及控制環(huán)節(jié)研究32-46
• 3.1 引言32
• 3.2 直線超聲電機(jī)工作原理及特性32-33
• 3.2.1 Nanomotion直線超聲電機(jī)的工作原理32-33
• 3.2.2 Nanomotion直線超聲電機(jī)的特性33
• 3.3 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)辨識(shí)建模33-38
• 3.3.1 系統(tǒng)辨識(shí)簡介33-34
• 3.3.2 系統(tǒng)辨識(shí)建模34-38
• 3.4 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)基本PID控制環(huán)節(jié)38-45
• 3.4.1 PID控制的基本原理38-41
• 3.4.2 雙光柵閉環(huán)控制策略41-43
• 3.4.3 前饋控制策略43-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 4 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模糊PID控制策略46-65
• 4.1 引言46
• 4.2 模糊PID控制策略46-54
• 4.2.1 模糊控制基本原理46-47
• 4.2.2 模糊PID控制原理47-49
• 4.2.3 模糊PID控制策略實(shí)現(xiàn)49-52
• 4.2.4 仿真及結(jié)果分析52-54
• 4.3 基于遺傳算法的模糊PID優(yōu)化54-64
• 4.3.1 遺傳算法簡介54-55
• 4.3.2 量化因子和比例因子定義55-56
• 4.3.3 基于遺傳算法的模糊PID量化因子優(yōu)化56-59
• 4.3.4 仿真及結(jié)果分析59-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 5 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能實(shí)驗(yàn)65-80
• 5.1 引言65
• 5.2 機(jī)械性能測(cè)試65-68
• 5.2.1 剛度實(shí)驗(yàn)原理65-66
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)裝置66-67
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析67-68
• 5.3 控制系統(tǒng)性能測(cè)試68-78
• 5.3.1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制算法程序?qū)崿F(xiàn)68-72
• 5.3.2 定位精度實(shí)驗(yàn)72-75
• 5.3.3 模糊PID控制效果對(duì)比實(shí)驗(yàn)75-78
• 5.4 本章小結(jié)78-80
• 6 總結(jié)與展望80-82
• 6.1 總結(jié)80-81
• 6.2 工作展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-85

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 許韋華;鮑海;楊以涵;魏孝銘;;基于壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)的電壓信號(hào)變送原理[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2010年04期

2 孫寶玉,梁淑卿,宋文榮,王延風(fēng),何惠陽;直線驅(qū)動(dòng)磁懸浮進(jìn)給機(jī)構(gòu)的研究[J];光學(xué)精密工程;2003年04期

3 榮烈潤;微位移機(jī)構(gòu)綜述[J];機(jī)電一體化;2005年02期

4 張曉峰;林彬;;大行程納米級(jí)分辨率超精密工作臺(tái)的發(fā)展方向[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2005年S1期

5 舒欣梅;王軍;;基于遺傳算法的可調(diào)因子模糊PID控制器的設(shè)計(jì)[J];西華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年06期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 孫新志;基于遺傳算法的同步發(fā)電機(jī)模糊PID勵(lì)磁控制器研究[D];西安理工大學(xué);2005年

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本文編號(hào)：673829