磁悬浮纳米级步进扫描工作台CAD/CAE设计研究

采用CAD／CAE技术手段设计了一种新型磁悬浮超精密工作台,它是针对微电子行业IC芯片制造设备如光刻机而研制的快速步进、精密定位机构。利用磁悬浮技术将工作台悬浮在X、Y导轨上,消除了导轨的摩擦和磨损;直线电机无接触驱动实现了工件台的精密定位。用UG软件,构造了磁悬浮工作台的三维实体模型,并进行了机构运动分析仿真;用ANSYS软件进行了磁悬浮系统的电磁场分析,可得到磁通量密度,磁场强度,磁力,以及能量损耗和漏磁量;对磁悬浮工作台进行了有限元力学分析和结论优化,并结合实验测试,可使工作台在X、Y方向能量满足0．02μm的定位精度要求以及达到0．1μm调焦精度和3．0μrad调平精度的要求。     

磁悬浮运动平台的PID控制

磁悬浮运动平台采用磁悬浮技术将运动部件悬浮在运行导轨之上,从而实现平台的近零摩擦高速高精密运动.运用比例、积分、微分(PID)控制算法,通过选用合理的增益系数,对平台实现了精确悬浮控制和稳定性控制.实验结果与分析表明,基于PID控制的磁悬浮无阻尼结构的运动平台具有较好的稳定性和悬浮精度.     

一种采用磁悬浮的直线电机精密检测方法研究

针对传统直线电机电磁参数检测中由于摩擦引起的测试精度低等问题,根据永磁同步直线电机电磁分析模型和傅里叶级数法分析了电机气隙磁密、反电动势和电磁推力,提出了一种利用磁悬浮技术的直线电机无接触式精密检测方法,同时设计了对应的实验装置。该检测方法采用磁悬浮技术将被测直线电机无接触地悬浮在直线导轨上,由陪测电机带动被测电机沿导轨做直线运动,在运动过程中通过测量陪测电机与被测电机之间的相对位/力关系来实现电机力/电参数的测量。建立了该精密检测方法的实验平台,并利用实验平台实测了直线电机的推力波动和反电动势两个参数。     

磁悬浮精密定位工作台设计与有限元综合分析

利用磁悬浮技术将工作台悬浮在导轨上,消除了摩擦和磨损,采用直线电机无接触驱动实现了工作台的精密定位.针对微电子行业IC芯片制造设备如光刻机的磁悬浮精密定位工作台进行了CAD结构设计,有限元电磁场分析,在采用有限元软件Ansys进行磁悬浮系统电磁场分析的基础上,将磁力计算结果调入CAE软件MSC PATRAN/NASTRAN中,磁力计算与结构力学综合分析计算,合理地评价了磁悬浮移动平台的性能.进行了磁悬浮工作台的模态测试,模态测试结果与有限元分析结果相符合,证明了文中的建模方法及分析计算结果是正确的.通过有限元分析与模态测试,找出了薄弱环节,对结构进行了改进.     

基于直线电机驱动的空气静压导轨动静态倾覆特性研究

直线电机带动空气静压导轨的进给驱动方式,结合了空气静压导轨极低摩擦、无爬行、极高运动精度等优点以及直线电机驱动的高刚度、宽调速范围、高动态性能的优点。这种进给驱动方式越来越广泛地应用于超精密加工及测量设备中。然而,实际情况中很多拖板的驱动并不在质心,工作中将会产生一个附加力矩。此时导轨的运动精度很大程度上取决于导轨的倾覆特性。笔者从流体力学的基本方程出发,利用小幅振动方法,在理论上推导出空气静压导轨的静态方程和一阶线性化的动态方程。进一步研究了动静态倾覆刚度和阻尼的理论表达式,并给出了合理的求解方法。根据理论推导结果计算出一款空气静压导轨平台的动态倾覆刚度和阻尼数据。结合计算数据,使用ADAMS软件研究了偏心驱动对这款直线电机实验平台运动精度的影响。     

微电子制造领域的磁悬浮精密定位平台的结构设计研究

利用磁悬浮技术将铁磁性平台悬浮在磁场中,通过线性电机无接触驱动,结合控制技术实现平台的快速精密定位.合理的设计将悬浮力和导向力两个磁悬浮系统合二为一,即结构简单,控制容易又能获得精确的导向精度.选用线性同步电机,避免了感应电机磁场感应所产生的法向力对平台的振动作用,有利于悬浮系统的控制.悬浮系统无接触,无摩擦,克服了磨损、金属粉尘及油脂污染等问题;无接触线性驱动减少了机械联结件,消除了联结间隙,减轻了重量,能有效提高动态响应频率和定位精度;这些使定位平台能够满足现代信息产业对超洁净制作环境和高精度、高效率的要求.     

直线驱动磁悬浮进给机构的研究

分析了传统机械进给机构的特点,设计了一种集磁悬浮和线性驱动技术为一体的精密进给平台机构,此机构采用直线同步电机对悬浮的平台机构提供驱动力。这种驱动方式避免了传统驱动方式造成的摩擦、弹性变形、滞后和非线性误差,实现了平台进给机构在水平和垂直两方向的无接触支撑和导向。针对磁悬浮平台进给机构设计了直线同步电机的结构,并对直线电机产生的磁力进行分析计算。直线驱动技术在磁悬浮平台进给机构中的应用使进给系统具有响应快速、刚度高以及定位精确的特点,能够满足微电子设备高精度、高效率和超洁净加工的需要。     

直线电机气浮精密平台的设计与控制

高精度综合测量仪在工作中要求达到亚微米级的运动精度,为此建立了X Z直线电机气浮精密运动平台,对气浮导轨设计、直线电机控制等关键技术进行了研究.采用有限元设计法设计了气浮导轨,实验结果表明,采用该方法设计的气浮导轨具有较高的承载能力和刚度.提出一种改进的PID控制策略,从而改善直线电机运动平台的抗干扰能力,并使其获得较高的稳态位置精度.实验结果显示,在采用这种控制方法后,直线电机气浮精密平台的定位精度可达到0.5μm.     

基于GMM的高性能微定位工作台驱动系统的研制

提高微定位工作台的性能是提升高端制造装备加工性能的重要方式之一,针对现有微定位工作台驱动系统存有驱动力小、行程短、定位精度低等问题,研制了一台以超磁致伸缩材料为核心元件微定位工作台的驱动系统。为提高驱动系统输出位移的建模精度,以Jiles-Atherton磁滞模型为基础,建立该驱动系统的输出位移模型;为提高模型参数的辨识精度,将粒子群算法快速局部搜索性与人工鱼群算法全局收敛性相结合,提出一种高精度的混合优化参数辨识算法;为补偿驱动系统的输出位移误差,引入一种动态递归神经网络前馈-模糊PID反馈控制策略;为提高程序的执行效率,采用了高速DSP芯片开发控制系统;通过研制样机,搭建试验平台进行验证。结果表明:所研制驱动系统的最大位移为30.8μm,最大输出力为292.3 N,定位精度达到0.75μm,最大重复性误差为0.4μm,为研制高性能精密定位装置奠定了理论基础。     

磁悬浮振子绝对式振动测量方法

提出了用磁悬浮球作为振子实现非接触绝对式振动测量方法,推导了磁悬浮球的动力学方程,方程表明磁悬浮球的运动方程与质量-弹簧系统一致,均为常系数二阶微分方程,从理论上证实将磁悬浮球作为振子是可行的.给出了灵敏度和最大加速度指标,研究了磁悬浮振子振动传感器的频率特性并进行了误差分析.实验结果表明,磁悬浮振子振动传感器的输出波形与外加激振器的波形一致.磁悬浮振子振动传感器属于非接触绝对式振动测量方法,克服了机械摩擦和机械间隙误差,可直接输出振动位移信号,阻尼由电子电路实现便于阻尼参数调整,灵敏度高,频响范围宽,易于实现多维振动测量等,为绝对式振动测量提供了新的测量方法.     

基于ASP的VPDM系统研究

分析了虚拟企业对虚拟产品数据管理（VPDM）的需求，结合ASP模式的先进实施理念，提出了基于ASP模式的VPDM系统概念；分析了VPDM与传统PDM之间的区别；并基于B／W／D三段式结构，阐述了基于ASP模式的VPDM体系结构；最后讨论实现该系统的方法和一些关键技术。     

基于MATLAB仿真的SVPWM技术研究

为了给交流异步电机伺服系统提供必要的设计数据,根据SVPWM的基本原理和实现算法,基于MATLAB/Simulink平台搭建了SVPWM仿真模型,将该模型应用到异步电机的矢量控制系统中进行了仿真。结果表明,SVPWM控制方式提高了整个系统运行的稳定性和可靠性。     

管路液力冲击的解析研究

分析阀门开闭引起管路液力冲击的机理,计算换向阀换向时管路实际压力冲击突变值及换向阀阀芯所受液动力并进行实验验证。     

基于PKI技术的PMI的研究与实现

身份认证和权限管理是网络安全的两个核心内容。研发了一个基于公共密钥基础设施技术的权限管理基础设施系统。提出了一个基于属性证书和条件化的基于角色的访问控制、进行权限管理的权限管理基础设施访问控制模型,提供了属性证书的两种提交方式,即“推”模式和“拉”模式,并在此模型的基础上给出了该系统的实现,最后给出了该系统的一个应用实例。实践证明,该系统提供了一个较好的解决方案和实现,基本上能够满足大型应用(上百万用户)的用户需求。     

基于插值法的计量泵流量控制算法研究

针对目前国产计量泵实际流量显示不直观、计量精度低等问题,分别用分段插值、拉格朗日插值、牛顿插值、三次样条插值4种算法,对不同压力下多种型号的计量泵实际流量和频率之间的关系进行了理论研究,并用线性回归分析法对所得计算结果进行了分析。分析结果表明,分段插值算法所得标准误差最小,残差图中的离散性最明显,置信区间最小,更真实的反映了实际流量和频率的关系,可大大提高计量泵的计量精度,适合用作计量泵控制器流量控制算法。     

电火花成形机床微细加工相关探索

首先简要介绍了电火花微细加工目前的发展状况。并概括地分析了商品电火花成形机用于微细加工所具有的一些特殊优势。最后通过微轴的加工实例来证实其进行实用微细加工的可行性。     

基于时间序列电流偏差因子的电源-电弧系统稳定性研究

运用偏微分近似理论,在考虑焊接外电路动态全负载情况下,对电源-电弧系统稳定性进行了模型刻画,得出系统稳定系数的数学解析式,依此定性并量化分析了系统稳定性的基本条件和最优条件。在此基础上,采用电流偏差相对转换方法,获得了动态电流偏差因子的时间序列解析表达式,进而通过偏差衰减时间方式来量化分析系统的稳定性。实验的电压与电流波形分析结果与动态电流偏差因子量化结果一致。     

基于合作博弈的再制造产品回收差别化定价研究

运用博弈论的思想研究了再制造的产品回收定价问题,建立了质量不同的回收产品差别化定价的数学模型,对合作博弈下不同质量回收产品的最优价格进行了求解,并对该模型进行了实例验证。结果表明最优回收价格下系统的总体利润最大。     

基于PartMaker的车铣复合加工技术

车铣复合加工在现代数控加工技术中,发挥着日益重要的作用。针对典型结构件,研究了基于PartMaker的车铣复合加工技术。以典型的轴类零件为例,首先,选择加工机床,进行工艺设计;然后,利用PartMaker软件,编制数控程序并进行后置处理,生成机床加工程序,利用VERICUT软件构建了加工仿真模型,并对机床程序进行了仿真加工;最后,通过实际加工得到了合格的零件,验证了加工方法的可行性。     

基于仿生学的跟踪机械云台研究

由于传统云台已经无法满足跟踪移动目标的快速、精确、尺寸和实时性的要求,提出了一个具有三个自由度、能模拟眼睛转动的新型仿生机械云台系统。详细描述了该机械云台控制系统的各硬件组成部分、相应功能及其相互间的接口,并叙述了软件设计过程。