音圈電機位置伺服控制系統(tǒng)的研究-劉麗麗

　　精密工程涉及到微電子制造、光電測試儀器、各種超精密加工等領(lǐng)域，既是先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的一個綜合體現(xiàn)，也從一個方面代表著國家的綜合實力。精密定位技術(shù)是精密工程中的關(guān)鍵技術(shù)之一，定位系統(tǒng)在各種精密機械設(shè)備中都起到關(guān)鍵性的作用［1］。在長行程、精密定位系統(tǒng)中，常使用宏、微驅(qū)動方式進(jìn)行驅(qū)動。通過宏動的直線電機進(jìn)行初步定位，再采用微動的壓電陶瓷、音圈電機等進(jìn)行最終的高精度定位。值得一提的是，由于音圈電機具有結(jié)構(gòu)簡單、便于控制和相對行程大等優(yōu)點，越來越受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注［2］。由于音圈電機在設(shè)計時采用了無鐵心結(jié)構(gòu)，電機的推力波動小，響應(yīng)快，推力系數(shù)恒定，因此進(jìn)一步提高定位精度的瓶頸在于其驅(qū)動、控制系統(tǒng)。如何提高電流環(huán)的帶寬，減小其電流紋波從而實現(xiàn)精確定位成為了工作重點。音圈電機位置伺服驅(qū)動系統(tǒng)雖然消除了傳統(tǒng)機械傳動所帶來的一些不良影響，但是其驅(qū)動控制器的設(shè)計難度也增加很多。必須對音圈電機直接驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行綜合考慮，并結(jié)合其具體應(yīng)用合理地進(jìn)行設(shè)計，同時也要考慮許多的不確定因素可能對控制系統(tǒng)造成的影響。將音圈電機驅(qū)動系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)合在一起，可以極大地提高進(jìn)給系統(tǒng)的快速反應(yīng)能力和位置伺服控制精度，在各類高速、精密加工設(shè)備上具有廣闊的應(yīng)用前景，受到了國內(nèi)外學(xué)者的重視［3］。近年來隨著微電機技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、永磁材料技術(shù)、自動控制技術(shù)、微機應(yīng)用技術(shù)以及各種現(xiàn)代控制技術(shù)和智能控制技術(shù)的進(jìn)步，各種具有高性能的驅(qū)動控制系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，音圈電機直接驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)入了一個全新的階段。要研究音圈電機的控制系統(tǒng)，就要了解控制對象的特性和建模、控制系統(tǒng)實現(xiàn)的常用方法、驅(qū)動器相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)和性能要求等。因此，在設(shè)計音圈電機伺服控制系統(tǒng)時，必須結(jié)合其具體應(yīng)用的場合，要求的性能指標(biāo)等采取相應(yīng)的控制策略以滿足要求。本課題的宗旨是設(shè)計一種音圈電機位置伺服控制系統(tǒng)，滿足高定位精度、高響應(yīng)的要求并解決系統(tǒng)實際運行過程中所遇到的一些問題。