期刊文献+

高增益PID控制器实现纳米定位 被引量:12

High-gain PID controller for nanometer positioning
下载PDF
导出
摘要 建立了高增益PID闭环控制系统,在“直流伺服电机+滚珠丝杠”驱动机构上实现了大范围的纳米定位。对于“伺服电机+滚珠丝杠”驱动系统来说,摩擦是实现纳米定位精度的主要障碍,它影响着系统微动特性并导致稳态误差。针对这种驱动系统,在根据标定参数计算得到的线性传递函数的基础上,设计高增益不完全微分、比例反馈PID控制器,配置闭环控制系统的极点为负实轴上的多重极点,避免了摩擦力建模和补偿。实验结果表明,该高增益闭环控制系统有效地抑制了摩擦等非线性因素的影响,在系统的宏动和微动特性阶段都可以实现单步的纳米定位并取得了一致的响应,10 nm^10 mm阶跃响应的稳态误差不超过±2 nm。 Nanometer positioning was realized in a DC-motor and ball-screw-driven stage by a high gain controller. With effecting of friction on microdynamic characteristics and steadystate errors of the stage,it is a major obstacle to the achievement of nanometer positioning. In this paper, a high gain PID control structure was designed with proportional and derivative terms placed in the feedback path. Controller parameters were calculated by multiple closed-loop poles, placement according to the macrodynamics alone and no friction modeling and compensation were necessary. Experimental and simulated results indicate that the PID controller can provide a sufficiently high loop gain to suppress friction effect so that single-step nanometer positioning and uniform responses of micro-motion and macro mo tion are achieved. In point-to-point positioning for step heights from 10 nm to 10 ram, the positioning error is within ±2 nm.
出处 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期63-68,共6页 Optics and Precision Engineering
基金 日本东京工业大学资助项目
关键词 滚珠丝杠 PID控制器 纳米定位 摩擦 ball screw PID controller nanometer positioning friction
  • 相关文献

参考文献7

二级参考文献13

  • 1廖效果.数字控制机床[M].武汉:华中理工大学出版社,1996.. 被引量:16
  • 2顾绳谷.电机及拖动基础[M].北京:机械工业出版社,1983.87. 被引量:3
  • 3Chen J S,Int J Mach Tool Manufact,2000年,40卷,513页 被引量:1
  • 4朱建中,光学精密工程,2000年,8卷,1期,91页 被引量:1
  • 5Hong Parkchun,Int J Mach Tool Manufact,1999年,39卷,1793页 被引量:1
  • 6姜玉宪.伺服系统低速跳动问题[J].自动化学报,1982,8(2):136-144. 被引量:2
  • 7秦继荣 沈安俊.现代直流伺服控制技术及其系统设计[M].北京:机械工业出版社,1999.. 被引量:63
  • 8ARMSTRONG B, DUPONT P,de Wit C C. Analysis tools and compensation methods for the control of machines with friction automatica[J].A Survey of Models,1994,30(7):1083-1138. 被引量:1
  • 9黎俊杰 胡湘沛.精密传动用的力矩电机[J].光学精密机械,1983,2:51-60. 被引量:1
  • 10朱建忠,李宁,李圣怡.同心圆光栅二自由度误差测量系统[J].光学精密工程,2000,8(1):91-95. 被引量:12

共引文献20

同被引文献94

引证文献12

二级引证文献92

相关作者

内容加载中请稍等...

相关机构

内容加载中请稍等...

相关主题

内容加载中请稍等...

浏览历史

内容加载中请稍等...
;
使用帮助 返回顶部