本文關(guān)鍵詞：基于USM60電機的精密平臺設(shè)計與控制算法研究

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【摘要】：精密加工技術(shù)對微電子、生物、醫(yī)療、航空、航天等方面都有至關(guān)重要的作用,高精密加工、定位技術(shù)也已成為科研工作的重要內(nèi)容,若沒有精密定位工作臺將無法開展相應(yīng)的檢測與研究。為滿足高精度加工與定位要求,減小人為誤差,增強設(shè)備的自動化程度,本文設(shè)計了一套功能完善的二維精密定位平臺控制系統(tǒng)。針對二維精密定位控制平臺,本文進行了一系列的研究。首先,針對定位平臺的三維結(jié)構(gòu)進行設(shè)計,根據(jù)設(shè)計指標選擇并安裝合適的硬件,選用USM60超聲電機作為平臺的驅(qū)動單元,平臺位置測量部分選用光柵尺位移傳感器實時采集位置信息；其次,采用LabVIEW編程軟件為該系統(tǒng)編寫控制程序,通過Matlab仿真,分析并比較不同類型PID控制算法,軟件主要用來采集平臺的位置數(shù)據(jù)及控制電機的旋轉(zhuǎn),含有人機交互、測試、數(shù)據(jù)處理與顯示等一系列內(nèi)容；再次,比較實際使用中在文中提出的不同控制算法下平臺的響應(yīng)結(jié)果,根據(jù)響應(yīng)速度、超調(diào)量、穩(wěn)態(tài)誤差等方面的比較,選擇控制效果最好的變速積分式PID控制算法作為本系統(tǒng)最優(yōu)控制策略；最后,分析系統(tǒng)存在的誤差,找到減小或消除誤差的辦法,對最優(yōu)控制策略下平臺在不同目標、不同負載時的響應(yīng)結(jié)果進行分析,合理記錄實驗結(jié)果并分析控制精度。通過大量實驗分析驗證,該平臺的工作性能指標滿足設(shè)計要求,可以對平臺位置進行快速、穩(wěn)定的控制,并且系統(tǒng)控制精度高,操作方便。
【關(guān)鍵詞】：定位平臺 光柵傳感器 控制算法 LabVIEW 誤差分析
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH703;TP273
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 緒論7-12
• 1.1 課題研究的背景及意義7-8
• 1.2 國內(nèi)外平臺技術(shù)研究現(xiàn)狀8-10
• 1.3 本課題研究意義及主要研究內(nèi)容10-11
• 1.3.1 研究意義10
• 1.3.2 主要研究內(nèi)容10-11
• 1.4 本章小結(jié)11-12
• 2 定位平臺總體方案設(shè)計12-15
• 2.1 系統(tǒng)設(shè)計要求12-13
• 2.2 總體設(shè)計方案13-14
• 2.2.1 系統(tǒng)組成13
• 2.2.2 系統(tǒng)的工作原理13-14
• 2.3 本章小結(jié)14-15
• 3 平臺硬件設(shè)計15-25
• 3.1 平臺三維設(shè)計15-18
• 3.1.1 平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計15-16
• 3.1.2 平臺導(dǎo)軌副設(shè)計16-18
• 3.2 絲杠與聯(lián)軸器的選型18
• 3.3 電機及驅(qū)動器的選型18-20
• 3.3.1 驅(qū)動模型的建立19-20
• 3.4 位移測量傳感器20-22
• 3.5 平臺總體結(jié)構(gòu)22-24
• 3.6 本章小結(jié)24-25
• 4 軟件平臺設(shè)計25-48
• 4.1 端口配置程序25-26
• 4.2 平臺功能設(shè)計26-36
• 4.2.1 系統(tǒng)主程序界面26-28
• 4.2.2 檢測外設(shè)子程序28-30
• 4.2.3 系統(tǒng)手動控制界面30-32
• 4.2.4 系統(tǒng)自動控制界面32-36
• 4.3 平臺控制算法設(shè)計36-46
• 4.3.1 增量式PID控制算法37-40
• 4.3.2 變速積分PID控制算法40-42
• 4.3.3 模糊PID控制算法42-46
• 4.4 可執(zhí)行文件的生成46-47
• 4.5 本章小結(jié)47-48
• 5 系統(tǒng)實驗及分析48-60
• 5.1 定位平臺速度控制48-51
• 5.2 定位平臺空載實驗51-53
• 5.3 定位平臺負載實驗53-58
• 5.3.1 5kg負載實驗53-57
• 5.3.2 10kg負載實驗57-58
• 5.4 定位平臺綜合調(diào)節(jié)58-59
• 5.5 本章小結(jié)59-60
• 6 誤差分析60-69
• 6.1 實驗結(jié)果的計算和處理60-63
• 6.2 誤差定性分析63-67
• 6.3 本章小結(jié)67-69
• 7 結(jié)論69-72
• 7.1 論文總結(jié)69-70
• 7.2 研究展望70-72
• 致謝72-73
• 參考文獻73-77
• 附錄77

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本文編號：705206