浸没式光刻机精密运动平台设计

针对浸没式光刻机光刻头高速度、高加速度的运动特点,设计了一种短行程、超精密的运动定位平台,以直线交流伺服电机驱动。设计了直线运动平台的机械结构,建立了直线运动平台的数学模型,按部分模型匹配法设计了直线交流伺服电机PID控制器,实现了PID参数自适应的在线调整,进行了多次参数分析和实验验证。实验表明:开发的定位平台,瞬间速度和加速度大,具有理想的动态性能和高稳态精度;控制器的同步控制精度较高,速度同步精度得到了较大提高,可对强机械耦合的多电机实现同步控制,适用于浸没式光刻机等精密仪器领域。     

基于DSP的音圈电机调速系统研制

介绍以TMS320LF2407ADSP为核心控制器对音圈电机进行数字闭环控制的系统研制方法。它用DSP的捕获单元作为反馈装置,通过增量式数字PID控制策略,实现音圈电机的匀速运动和位置控制。该系统通过实验验证能达到较高的精度(速度偏差为5%以内),能够满足麦克尔逊干涉仪中动镜的匀速运动要求。     

空间太阳望远镜成像镜调焦机构模型设计与控制

根据空间太阳望远镜光学系统的要求,设计成像镜的调焦机构,由步进电机驱动丝杠带动内筒进行直线运动,从直线精度和定位精度两方面进行控制设计.同时设计了调焦机构的控制系统,包括操作系统、指令转换系统和驱动系统.由操作系统的PC电脑根据工作要求发出操作指令,经过指令转换系统,最后由驱动系统的步进电机完成指令的执行,同时经串口通信程序进行误差修正,从而保证了调焦机构的精确定位.     

直线电机在微电子领域中的应用

直线电机是一种做直线运行的驱动电机.它的性能优劣直接影响到设备的精度、生产效率及产品的质量.文章介绍了如何用工业控制器和直线电机驱动器实现直线电机的超高速、高精度、无过冲、无振荡控制.直线电机的速度环由驱动器用PP算法闭合,位置环由工业控制器用带速度前馈的PID算法闭合.     

多仿生步态蛇形机器人分析和实现

为使传统的蛇形机器人具有在不同环境下运动的能力,研究开发了一种具有蜿蜒步态和直线步态的多步态蛇形机器人。对机器人的运动原理、机械结构和控制系统做了介绍,并进行了仿真分析和实验验证。蜿蜒步态采用经典的Serpentine曲线,直线步态采用单驻波以及多驻波蠕动步态。机器人由7个单元模块顺序连接,每个单元模块上各设计了一个摇摆关节和直动关节,单元模块配置独立的锂电池供电、无线通信、电机驱动电路。整个单元模块在机械和电气上完全模块化。仿真中对影响机器人构型和前进速度等参数进行了分析和确定。实验表明,机器人运行可靠、软件控制直观方便,具有在平地上进行蜿蜒运动和直线运动的能力以及在狭窄的管道中进行直线运动的能力。     

直线电机的发展及其在电梯行业的应用

直线电机可以不用借助任何中间转换结构把电能转变成直线运动,与传统的方式相比,具有噪音低、无磨损、无接触、结构简单、速度快、精度高等方面的优点。基于此本文对直线电机的发展及其在电梯行业的应用进行探讨,阐述了直线电机在电梯中驱动系统、门机系统的应用前景,为工程技术人员对直线电机的研发指明了方向。     

基于ARM和FPGA的三维精密定位控制系统

针对基于步进电机驱动三维定位机械载物工作台的定位精度、定位速度问题,该设计在低成本的步进电机驱动的机械载物工作台的基础上,建立以光栅尺为测量反馈元件的全闭环系统,解决了ARM和FPGA的响应速度瓶颈问题,并通过时间细分克服了采用步进电机进行微步驱动时易出现的"爬行"和步距角过大的现象,实现了大行程、高速度、高精度(±1 μm)的三维定位,并将其应用到三坐标测量机上.该系统硬件结构简单、可靠性强;并且可以灵活的实现定制应用.     

基于前馈型模糊PID的电火花主轴运动控制研究

电火花成型机主轴的驱动系统一般采用旋转电机+滚珠丝杠机构,其结构特性导致线速度、加速度及定位精度均有限.在一些极端加工条件下,可能出现排屑困难,导致无法满足超高速、超精密电火花加工需求.针对上述问题,设计了直线电机直接驱动系统,提出了一种前馈型模糊二自由度PID(two Degree Of Freedom-PID,2DOF-PID)控制器结构.建立了电机矢量控制系统的数学模型,设计了模糊2DOF-PID速度控制器.通过模糊规则实时调整2DOF-PID参数,采用该控制器的直线电机控制系统不仅能使跟踪能力和抗干扰能力同时达到最优,且能够满足主轴快速平稳的换向要求.仿真结果显示,模糊2DOF-PID速度控制器的响应速度是传统PID控制器的3.7倍;在受到外部突加扰动时,模糊2DOF-PID速度控制器的速度波动量仅为传统PID控制器的1/8,能较好适用于电火花成型加工.     

基于超声电机的微机械臂系统

针对传统电机驱动机械臂体积大、重量重、定位精度低的缺点,研制了基于超声电机的以DSP控制的微型机械臂系统。该系统主要由机械结构和控制系统组成。机械结构由支架、机械臂和系统升降台等组成,控制系统由上位计算机、超声电机及控制器组成。本系统的实验结果表明：采用PI控制器对超声电机的控制,在微米尺度下可以达到较高的精度要求。     

新型行波直线超声电机的结构与有限元分析

提出了一种新型行波直线超声电机结构,该电机利用2个固有频率接近的面内弯曲模态叠加形成沿周向传播的行波,从而驱动动子做直线运动。首先,基于有限元法建立了考虑定、动子三维接触的整机动力学模型,对定子结构尺寸进行设计;其次,通过该模型分析了定、动子之间的接触力传递过程、电机的驱动机理、电机稳定运行时驱动足的椭圆运行轨迹、电机的启停特性以及不同输入参数下电机的输出性能等动力学特性;最后,试制原理样机,搭建实验平台对电机性能进行测试。研究结果表明：该电机工作原理可行,机械输出性能良好;所建立的有限元模型合理,使用该模型能预测电机的性能,并进一步指导电机的设计及优化。