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超精密磁悬浮工作台及其解耦控制 被引量：32
1
作者 李黎川 丁玉成 卢秉恒 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第9期84-88,94,共6页
给出了一个磁悬浮工作台的结构设计、建模、控制器设计、实时控制试验和试验结果。与国际上已有的类似研究相比,给出的方案使磁悬浮部分独立于直线电动机,以避免两者间的耦合问题。此外,在电磁铁的结构和传感器的布置上,均给出了全新的... 给出了一个磁悬浮工作台的结构设计、建模、控制器设计、实时控制试验和试验结果。与国际上已有的类似研究相比,给出的方案使磁悬浮部分独立于直线电动机,以避免两者间的耦合问题。此外,在电磁铁的结构和传感器的布置上,均给出了全新的设计,其特点是即便不使用永久磁铁,电磁铁的静态功耗也比较小,以及在驱动和位置检测上安排了冗余。后者的有利之处是可获得结构上的对称性和解耦后各控制通道在噪声性能上的一致性,且能够更大程度地降低位移信号中的噪声,代价是需要增加一路位移传感器和功率放大器,以及需要略多的实时计算以实现解耦和消除冗余。 展开更多
关键词 精密运动控制 精密工作台 磁悬浮 解耦控制 磁悬浮轴承
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0.1μm大行程精密定位控制系统的研究 被引量：14
2
作者 米凤文 戴旭涵 +1 位作者 沈亦兵 杨国光 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期89-91,94,共4页
本文介绍了一种新型的精密工作台定位控制系统。本控制系统采用伺服电机粗动控制与压电陶瓷精动控制相结合的方法完成对工作台的定位控制 ,并利用衍射干涉光栅测长技术进行实时检测。本系统工作行程 5 0 mm,定位精度± 0 .1μm。
关键词 精密工作台 精密定位控制 控制系统
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石英陶瓷在精密平台中的应用 被引量：11
3
作者 林彬 张晓峰 张国亮 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期73-80,共8页
分析研究了分别采用钢、铝、氧化铝陶瓷、石英陶瓷四种材料的精密直线电机驱动平台的温升、热变形、变形受室温变化的影响、到达热平衡时间等情况。结果表明:有较小导热系数的石英使得热量不易传递,温升明显减小;由于较小的热膨胀系数... 分析研究了分别采用钢、铝、氧化铝陶瓷、石英陶瓷四种材料的精密直线电机驱动平台的温升、热变形、变形受室温变化的影响、到达热平衡时间等情况。结果表明:有较小导热系数的石英使得热量不易传递,温升明显减小;由于较小的热膨胀系数使得平台热变形较小,同时石英由热膨胀引起的内应力及受室温变化引起的变形变化远小于铝、钢与氧化铝;导热系数小的石英热量传递速度慢,到达热平衡的时间长。精密直线电机驱动平台中,运动平台受直线电机初级部件发热影响最大,所以精密平台应选择导热系数、热膨胀系数小、对温度变化不敏感的材料,石英是此类平台比较理想的陶瓷材料。 展开更多
关键词 精密工作台 直线电机 石英陶瓷 热分析 有限元分析
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扫描隧道显微镜精密工作台及其控制技术研究 被引量：11
4
作者 魏强 张玉林 +1 位作者 宋会英 郝慧娟 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期193-197,共5页
针对扫描隧道显微镜工作台高精度控制的需求,设计了一种基于神经网络理论的控制系统,其微位移工作台由压电陶瓷驱动器和柔性铰链机构组成。在对驱动器结构进行分析的基础上,建立了工作台的数学模型。以三层神经网络自学习PID控制器代替... 针对扫描隧道显微镜工作台高精度控制的需求,设计了一种基于神经网络理论的控制系统,其微位移工作台由压电陶瓷驱动器和柔性铰链机构组成。在对驱动器结构进行分析的基础上,建立了工作台的数学模型。以三层神经网络自学习PID控制器代替常规PID控制器,实现了样本的在线采集和优化,有效地克服了神经网络控制器需要离线训练的缺点;采用BP算法对神经网络进行在线训练,增强了系统的实时控制性能。实验结果表明,10μm下的过渡时间从3·25s缩短到1·6s,稳态误差从2·78%减小到1·39%。 展开更多
关键词 扫描隧道显微镜(STM) 精密工作台 压电陶瓷 神经网络 BP算法 PID控制
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扫描隧道显微镜微位移工作台的神经网络PID控制方法研究 被引量：10
5
作者 魏强 张玉林 +2 位作者 于欣蕾 郝慧娟 卢文娟 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期422-427,共6页
提出了一种基于神经网络理论的微位移工作台控制方案。该工作台以压电陶瓷作为微位移驱动元件,对伺服电机大位移进行位移补偿。分析了压电陶瓷微位移驱动器的原理,建立了工作台的数学模型。神经网络PID控制器对工作台进行闭环控制,利用B... 提出了一种基于神经网络理论的微位移工作台控制方案。该工作台以压电陶瓷作为微位移驱动元件,对伺服电机大位移进行位移补偿。分析了压电陶瓷微位移驱动器的原理,建立了工作台的数学模型。神经网络PID控制器对工作台进行闭环控制,利用BP网络的自学习和自适应能力,实时调整网络加权值,改变PID控制器的控制系数,减小工作台的位移误差。采用专用的压电陶瓷驱动电源对工作台的位移进行了实验,相对于常规PID控制器,微位移为11.41μm时的响应时间从1.5 s缩短到1 s,稳态位移误差从3.13%减小到1.05%,工作台的稳定性和定位精度得以提高,改善了扫描隧道显微镜的工作性能。 展开更多
关键词 扫描隧道显微镜 精密工作台 神经网络 PID控制 自适应控制
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压电陶瓷微位移工作台的建模方法 被引量：10
6
作者 魏强 张玉林 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1596-1601,共6页
压电陶瓷存在着迟滞非线性特性,而且在运行过程中,特性的变化规律也是未知的、不确定的,难以用传统方法获取既有足够精确性又不至于过分复杂的压电陶瓷微位移工作台的数学模型。基于神经网络,本文提出了一种新的建模方法。分析了微位移... 压电陶瓷存在着迟滞非线性特性,而且在运行过程中,特性的变化规律也是未知的、不确定的,难以用传统方法获取既有足够精确性又不至于过分复杂的压电陶瓷微位移工作台的数学模型。基于神经网络,本文提出了一种新的建模方法。分析了微位移工作台的结构和建模方法,利用神经网络的自学习和自适应能力,在线调整模型结构和参数,减小工作台的建模误差,为控制系统提供了更为准确的模型信息。采用工作台的位移数据对网络模型进行了训练,实验结果表明,在80μm行程范围内,工作台的平均定位误差为80 nm,最大误差为100 nm,基本满足纳米定位的精度要求。 展开更多
关键词 精密工作台 压电陶瓷 纳米定位 神经网络 系统辨识
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采用实心铁磁体的磁悬浮工作台的系统辨识 被引量：7
7
作者 毛军红 高琳 李黎川 《微细加工技术》 2004年第1期62-67,80,共7页
在超精密磁悬浮工作台中,作为衔铁被悬浮的工作台,如果可以不采用硅钢片而直接使用实心铁磁材料,则可以大大简化加工工艺,并提高工作台的刚度,但实心铁磁材料的电涡流效应对工作台性能的影响需要由实验加以确定。针对这一问题,对一个工... 在超精密磁悬浮工作台中,作为衔铁被悬浮的工作台,如果可以不采用硅钢片而直接使用实心铁磁材料,则可以大大简化加工工艺,并提高工作台的刚度,但实心铁磁材料的电涡流效应对工作台性能的影响需要由实验加以确定。针对这一问题,对一个工作台采用电工纯铁的实际系统进行了研究。实验数据及系统辨识表明,由于电涡流效应,实际物理系统的特性与理论模型有明显的差异,如果不考虑这些差异,将很难获得令人满意的控制效果。另一方面,只要对系统实施辨识,并根据辨识的结果设计磁悬浮控制器,即使采用实心铁磁材料,仍可获得良好的控制性能。 展开更多
关键词 铁磁体 磁悬浮工作台 系统辨识 精密工作台 电涡流效应 控制性能
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精密工作台扰动观测器的设计 被引量：11
8
作者 贾松涛 朱煜 +1 位作者 杨开明 李恒 《微细加工技术》 2007年第4期39-42,共4页
针对直线电机驱动、气浮导轨支撑的精密工作台没有阻尼、抗扰性能差的特点,为了抑制各种线缆扰动和直线电机推力波动的影响,提高工作台的定位精度、减小轨迹跟踪误差,采用扰动观测方法,基于直线电机精密工作台设计了前馈+反馈+扰动观测... 针对直线电机驱动、气浮导轨支撑的精密工作台没有阻尼、抗扰性能差的特点,为了抑制各种线缆扰动和直线电机推力波动的影响,提高工作台的定位精度、减小轨迹跟踪误差,采用扰动观测方法,基于直线电机精密工作台设计了前馈+反馈+扰动观测的控制器。详细讨论了扰动观测器的设计方法。实验结果表明,采用扰动观测器后,实现了±0.15μm的静态定位精度,以150 mm/s匀速运动时轨迹跟踪精度保持在±1.5μm的误差带范围内。扰动观测器能够有效地抑制低频噪声和克服参数变化的不利影响。 展开更多
关键词 精密工作台 扰动观测器 气浮导轨
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直线电机精密工作台扰动观测器设计 被引量：9
9
作者 杨开明 叶佩青 +1 位作者 游华云 褚毅成 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2005年第12期1430-1432,共3页
针对直线电机驱动、气浮导轨支撑的精密工作台没有机械阻尼、抗扰动性能差的特点,为了在较短的位置伺服周期内(110μs)抑制工作台上的线缆扰动以及直线电机推力波动的影响,提高工作台的轨迹跟踪精度,采用了基于精密工作台名义模型的方... 针对直线电机驱动、气浮导轨支撑的精密工作台没有机械阻尼、抗扰动性能差的特点,为了在较短的位置伺服周期内(110μs)抑制工作台上的线缆扰动以及直线电机推力波动的影响,提高工作台的轨迹跟踪精度,采用了基于精密工作台名义模型的方法设计扰动观测器,构成PD+扰动观测器的运动控制结构。通过实验,与没有扰动观测器的PD控制相比较,工作台静态定位精度提高了0.3μm,以120 mm/s匀速运动时工作台的轨迹跟踪精度提高了2μm。结果表明,该控制方法计算量小,抑制外部扰动效果好,有利于工作台综合性能的提高。 展开更多
关键词 直线电机 精密工作台 扰动观测器 运动控制
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滚动直线导轨系统额定寿命计算的研究 被引量：10
10
作者 徐起贺 刘极峰 +1 位作者 孙健利 任长安 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2000年第12期21-23,共3页
根据可靠性原理 ,导出了滚动直线导轨系统额定寿命的计算方法 ,具有重要的工程应用价值。
关键词 滚动直线导轨 可靠性 额定寿命 精密工作台
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基于振动模型的精密工作台运动控制 被引量：4
11
作者 叶佩青 杨开明 尹文生 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期206-209,共4页
精密工作台高加减速的运动反力作用于机台上,会引起机台机械共振,使轨迹跟踪精度降低、定位建立时间加长,针对这一问题,提出了基于精密工作台振动模型,采用极点配置、模型参数匹配的方法设计P ID控制器。通过实验,与PD+加速度前馈的控... 精密工作台高加减速的运动反力作用于机台上,会引起机台机械共振,使轨迹跟踪精度降低、定位建立时间加长,针对这一问题,提出了基于精密工作台振动模型,采用极点配置、模型参数匹配的方法设计P ID控制器。通过实验,与PD+加速度前馈的控制方式相比较,当工作台以120mm/s、1 g的加减速运动时工作台轨迹跟踪精度提高了2μm,定位建立时间缩短了10m s。结果表明,采用基于振动模型设计的P ID运动控制具有较好的动态响应和轨迹跟踪性能。 展开更多
关键词 PID控制 直线电机 机械共振 精密工作台 极点配置
原文传递
小型精密X－Y工作台误差的理论分析及补偿 被引量：6
12
作者 李江国 王立鼎 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 1995年第4期87-92,共6页
从理论上分析了小型精密ｘ－Ｙ工作台的各种误差。针对这些误关，给出一些确实可行的措施来减小机械系统的误差；用软件对系统的几种误差进行了补偿。在此基础上，讨论了工作台开环系统及闭环系统的精度。提出了测量导轨直线性误差的新... 从理论上分析了小型精密ｘ－Ｙ工作台的各种误差。针对这些误关，给出一些确实可行的措施来减小机械系统的误差；用软件对系统的几种误差进行了补偿。在此基础上，讨论了工作台开环系统及闭环系统的精度。提出了测量导轨直线性误差的新方案，使测量方法的原理误差降低到完全可以忽略不计的程度。 展开更多
关键词 精密工作台 误差分析 误差补偿 坐标仪
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一种新型多定子直线型超声电机的研究 被引量：8
13
作者 黄卫清 黄国庆 赵淳生 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2004年第6期451-453,459,共4页
直线型超声电机具有可直接驱动、精度高、响应快、适用于真空环境等优点,但驱动力较小。为提高工作台的负载能力,该文提出并研制了一种多定子直线型超声电机。样机由两个定子和一个动子(与工作台台面相联)组成。定子是一个利用1阶纵振和... 直线型超声电机具有可直接驱动、精度高、响应快、适用于真空环境等优点,但驱动力较小。为提高工作台的负载能力,该文提出并研制了一种多定子直线型超声电机。样机由两个定子和一个动子(与工作台台面相联)组成。定子是一个利用1阶纵振和2阶弯振、带双足的兰杰文振子,双足交替驱动。讨论了该电机的驱动机理,对定子的结构进行了优化设计,给出了定子、动子、工作台一体化的设计方案,并对电机的输出性能做了初步的实验研究。 展开更多
关键词 直线型超声电机 多定子 精密工作台
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微进给工作台伺服控制技术 被引量：3
14
作者 蒋培军 齐国生 +3 位作者 徐端颐 李庆祥 范晓东 钱坤 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期657-660,共4页
为实现母盘刻录机中光学头的精密进给,研制了精密微进给工作台及其伺服控制系统。利用线光栅作为工作台位移检测工具,采用数字比例积分微分(PID)伺服滤波器实现位移控制。经实验方法测定,系统摩擦可以近似为Coulomb摩擦加Stribeck效应... 为实现母盘刻录机中光学头的精密进给,研制了精密微进给工作台及其伺服控制系统。利用线光栅作为工作台位移检测工具,采用数字比例积分微分(PID)伺服滤波器实现位移控制。经实验方法测定,系统摩擦可以近似为Coulomb摩擦加Stribeck效应的模型。采用了基于该模型的摩擦补偿方法以消除电机死区影响。为实现精确轨迹控制,控制系统采用了零相位误差跟踪控制(ZPETC)技术。针对高增益PID、摩擦补偿和ZPETC加摩擦补偿这3种控制方法,分别进行了轨迹跟踪实验,其轨迹误差分别为±0.8、±0.6和±0.3μm。 展开更多
关键词 机电一体化 精密工作台 前馈控制 摩擦补偿 微进给工作台 伺服控制 母盘刻录系统
原文传递
直线电机精密工作台运动控制器设计 被引量：5
15
作者 杨开明 叶佩青 尹文生 《微细加工技术》 EI 2005年第3期76-80,共5页
为了提高精密工作台的轨迹跟踪精度和动态响应性能,基于辨识出的控制对象离散化模型,利用极点配置方法设计了精密工作台运动控制器的前馈环节和反馈环节,构成具有两自由度结构的精密工作台运动控制系统。通过实验,与PD+加速度前馈的控... 为了提高精密工作台的轨迹跟踪精度和动态响应性能,基于辨识出的控制对象离散化模型,利用极点配置方法设计了精密工作台运动控制器的前馈环节和反馈环节,构成具有两自由度结构的精密工作台运动控制系统。通过实验,与PD+加速度前馈的控制方式相比较,精密工作台静态定位误差提高了0.5μm;当精密工作台以120 mm/s匀速运动时,轨迹跟踪精度提高了3μm;定位建立时间缩短了10 ms。结果表明,采用极点配置方法设计的运动控制器具有较好的动态响应和轨迹跟踪性能。 展开更多
关键词 精密工作台 直线电机 运动控制 极点配置
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高精密工作台伺服驱动环节的设计与研究 被引量：5
16
作者 沈全洪 齐国生 +1 位作者 徐端颐 蒋培军 《电子技术应用》 北大核心 2003年第12期34-37,共4页
研究并设计了应用于母盘刻录机的高精密工作台伺服驱动环节。在基于DSP数字闭环控制器的基础上,通过理论建模、程序仿真和实验验证,对驱动环节进行了优化设计。在驱动环节中采用了模拟速度环、PI校正环节和线性功放,使工作台在低速下有... 研究并设计了应用于母盘刻录机的高精密工作台伺服驱动环节。在基于DSP数字闭环控制器的基础上,通过理论建模、程序仿真和实验验证,对驱动环节进行了优化设计。在驱动环节中采用了模拟速度环、PI校正环节和线性功放,使工作台在低速下有较快的响应和较小的稳态误差。实验结果表明,使用驱动环节后的伺服控制系统有利于提高母盘的刻录精度。 展开更多
关键词 母盘刻录 精密工作台 驱动环节 速度环 PI校正 母盘制造
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一种检测用万能精密工作台的设计
17
作者 郑立京 谢泽兵 +1 位作者 阮毅 麦丽菊 《机电工程技术》 2023年第10期95-98,共4页
为解决当前发动机缸盖、轴轮、涡轮传动副、涡轮叶片、磁悬浮风机叶轮、口罩机辊模等由五轴联动加工中心一次性加工出来的形位尺寸精度高,且外形结构复杂的零部件或产品五轴全向精密检测问题,从工作原理、结构组成、实例应用验证分析等... 为解决当前发动机缸盖、轴轮、涡轮传动副、涡轮叶片、磁悬浮风机叶轮、口罩机辊模等由五轴联动加工中心一次性加工出来的形位尺寸精度高,且外形结构复杂的零部件或产品五轴全向精密检测问题,从工作原理、结构组成、实例应用验证分析等方面入手,研发一种新型检测用万能精密工作台。该万能精密工作台具有结构新颖、紧凑,操作简单方便,经济实用,维护方便等特点,可实现一次装夹,进行各种角度、各种方向、各个维度的检测,可广泛应用于三坐标测量仪、影像测量仪等各种设备及场合,可在三坐标测量仪等不增加附加件的条件下,进行五轴全向精密检测,使影像测量仪具备三坐标精密检测能力,极大地扩展了检测仪器设备的检验能力和检验精度。该万能精密工作台也可应用于其他各类几何测量,有利于扩展企业现有仪器设备的功能,提高检测能力,促进仪器设备更加高效、高质、充分利用,节约成本,提高效率。 展开更多
关键词 精密工作台 万能工作台 检测工作台
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直线电机原理及其在精密工作台中的应用 被引量：5
18
作者 张乾 谭立杰 +1 位作者 程秀全 张永昌 《电子工业专用设备》 2017年第6期70-74,共5页
激光划切机能在高速加工情况下切割LED晶圆获得干净的断裂面,形成窄而深的激光划切槽,要达到这样的工艺效果就要求激光划切工作平台同时具有较高的响应速度、准确的定位精度以及重复精度。首先对直线电机的原理进行研究,根据其外形特点... 激光划切机能在高速加工情况下切割LED晶圆获得干净的断裂面,形成窄而深的激光划切槽,要达到这样的工艺效果就要求激光划切工作平台同时具有较高的响应速度、准确的定位精度以及重复精度。首先对直线电机的原理进行研究,根据其外形特点不同进行分类,通过对比为精密工作台系统选择合适的直线电机类型,建立动力学数学模型,研究直线电机在精密工作台系统的应用。 展开更多
关键词 直线电机 动力学模型 精密工作台 激光划切机
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滚珠丝杠导程误差动态测试的分频比相法
19
作者 张洪才 《计量技术》 2001年第3期11-13,共3页
介绍了以长、圆光栅副为检测元件 ,步进电机为驱动部件 ,80 98单片机为核心的滚珠丝杠导程误差的检测系统。误差计算采用分频比相法 ,分频、比相、误差计算在单片机内直接完成 ,不需把测量信息传递到上位机或其它设备 ,就能获得误差数... 介绍了以长、圆光栅副为检测元件 ,步进电机为驱动部件 ,80 98单片机为核心的滚珠丝杠导程误差的检测系统。误差计算采用分频比相法 ,分频、比相、误差计算在单片机内直接完成 ,不需把测量信息传递到上位机或其它设备 ,就能获得误差数据。实验结果证实了该法具有测试精度高、结构简单。 展开更多
关键词 滚珠丝杠 导程误差 动态测试 圆光栅 分频比相法 精密工作台 长光栅
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基于迟滞观测器的压电工作台自适应控制 被引量：5
20
作者 魏强 吴顺伟 +2 位作者 曹会国 胡承忠 李现明 《纳米技术与精密工程》 EI CAS CSCD 2011年第2期145-151,共7页
为提高压电陶瓷驱动的微定位工作台的精度和速度,设计了一种基于迟滞状态观测器的自适应控制系统.在分析压电陶瓷迟滞非线性特性和工作台结构的基础上,建立了压电工作台的动态迟滞模型.迟滞观测器用于估计由位移偏差、传递函数、迟滞变... 为提高压电陶瓷驱动的微定位工作台的精度和速度,设计了一种基于迟滞状态观测器的自适应控制系统.在分析压电陶瓷迟滞非线性特性和工作台结构的基础上,建立了压电工作台的动态迟滞模型.迟滞观测器用于估计由位移偏差、传递函数、迟滞变量和扰动而产生的不确定误差,对神经网络控制器的输出量进行补偿,使工作台的位移跟随参考值.基于李雅普诺夫稳定理论推导了迟滞观测器的自适应调节律.实验结果表明,采用带有迟滞观测器的自适应控制系统时,在30μm、1 Hz正弦信号作用下,工作台的平均定位误差从之前的0.39μm减小到了0.19μm,对迟滞特性的非对称拟合平均误差由0.42μm减小到0.22μm,在10μm阶跃输入时的平均定位误差从0.22μm减小到了0.13μm,稳定时间由0.19 s缩短为0.08 s,定位工作台的性能得到明显的改善,能够满足实验要求. 展开更多
关键词 压电陶瓷 精密工作台 迟滞补偿 神经网络 自适应控制
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