【摘要】：當(dāng)前信息技術(shù)的發(fā)展使得工業(yè)各領(lǐng)域?qū)Π雽?dǎo)體元件的需求量大幅增加,如硅晶片、太陽能電池板和液晶顯示器等。半導(dǎo)體材料本身的強(qiáng)度不高,存在易碎易劃傷等問題,加之元件呈大型化,輕薄化的發(fā)展趨勢,對其運(yùn)輸過程的要求隨之提高。傳統(tǒng)的輸運(yùn)方式大多為接觸式,接觸意味著更容易導(dǎo)致元件損壞,影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此,非接觸、無摩擦的輸運(yùn)方法在保證工件質(zhì)量方面展現(xiàn)了極大的優(yōu)勢。其中氣浮輸運(yùn)則憑借其污染小,不生熱,不生磁等優(yōu)點(diǎn)成為這一研究領(lǐng)域的主流。本文設(shè)計(jì)了一種完全無接觸的氣浮輸運(yùn)與定位控制系統(tǒng),用于在一維方向上對輕薄物體進(jìn)行運(yùn)輸和定位控制。本文的主要研究如下:首先,對氣浮輸運(yùn)原理進(jìn)行了介紹與分析,氣浮平臺在輕薄物體下方形成空氣薄膜以便支撐物體,同時(shí)產(chǎn)生橫向的受控氣流,對物體提供粘性驅(qū)動力�；谏鲜鲈韺ζ脚_的驅(qū)動單元進(jìn)行了粘性力建模,建模與試驗(yàn)結(jié)果均表明了吸氣流量的增大或氣膜厚度的減小會導(dǎo)致粘性力增加。關(guān)于控制量選擇問題,本文提出了兩種控制方式:一是使用列數(shù)為控制量,二是使用吸氣流量作為控制量。前者將驅(qū)動力的大小及方向進(jìn)行同步控制,而后者則獨(dú)立控制。通過兩種控制方式的擾動試驗(yàn),對比發(fā)現(xiàn)使用吸氣流量作為控制量能夠有效抑制擾動。其次,建立了包含閥動特性、流量特性及工件動力學(xué)特性在內(nèi)的系統(tǒng)非線性模型,提取影響系統(tǒng)動態(tài)特性的關(guān)鍵參數(shù),最后通過線性擬合以及試驗(yàn)等方式,對模型的參數(shù)進(jìn)行了辨識,繼而確定了系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。再次,依據(jù)系統(tǒng)模型,利用MATLAB軟件輔助設(shè)計(jì)了H_∞混合靈敏度和H_∞回路成形兩種魯棒控制器。對所生成較高階的H_∞魯棒控制器進(jìn)行了降階處理,最后使用Simulink仿真比較了兩種H_∞魯棒控制器降階前后對系統(tǒng)的控制效果,仿真結(jié)果表明了H_∞回路成形魯棒控制器的控制效果較優(yōu)。最后,設(shè)計(jì)并搭建了氣浮輸運(yùn)試驗(yàn)裝置。利用電磁閥的切換改變驅(qū)動力的方向,并使用比例方向控制閥調(diào)節(jié)吸氣流量以改變驅(qū)動力的大小,進(jìn)行一維方向上的氣浮輸運(yùn)定位控制試驗(yàn)。加入PID控制器,將其控制試驗(yàn)結(jié)果與H_∞魯棒控制器控制試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行對比。試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了氣浮定位控制輸運(yùn)理論的可行性,H_∞回路成形控制器在試驗(yàn)中表現(xiàn)出了良好的魯棒穩(wěn)定性,而PID控制結(jié)果則存在較大的超調(diào),H_∞混合靈敏度魯棒控制結(jié)果存在較大穩(wěn)態(tài)誤差。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP273;TN304

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本文編號：2757577