本文關(guān)鍵詞：基于超聲電機驅(qū)動的氣浮直線導(dǎo)軌精密定位系統(tǒng)

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【摘要】：隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展進程,在微觀領(lǐng)域中關(guān)于光電子、微機電、生物工程、納米材料等的研究越來越深入,對定位精度的要求現(xiàn)已進入微納米時代。精密定位技術(shù)廣泛應(yīng)用于精密儀器、機械和機床、IC工藝制造、計算機外圍設(shè)備等,它的特點是精度和分辨率較高,尺寸從小到大,品種繁多。精密定位系統(tǒng)大多有自動化操作的要求,需要集成許多高性能高品質(zhì)機械零部件、高分辨力檢測元器件,因此制作難度大,投資大。超聲電機驅(qū)動的氣浮直線導(dǎo)軌精密定位系統(tǒng)的研究將促進多門學(xué)科的進一步發(fā)展,具有重大的科學(xué)意義和廣泛的實用價值。論文來源于國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)課題“微細結(jié)構(gòu)跨尺度高分辨層析成像與檢測系統(tǒng)”,研究了基于超聲電機驅(qū)動的氣浮直線導(dǎo)軌精密定位系統(tǒng)。根據(jù)精密定位系統(tǒng)的特點和要求,設(shè)計了定位方案及總體結(jié)構(gòu)。為了實現(xiàn)寬范圍、高精度的定位,本文結(jié)合超聲電機、可回收廢氣的空氣靜壓直線導(dǎo)軌、雙光柵裝置以及伺服控制單元,研制了一套定位精度高,重復(fù)性好的精密定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)高精度定位的功能,同時實時反饋氣浮直線導(dǎo)軌的位置信息。采用超聲電機作為系統(tǒng)驅(qū)動,超聲電機無電磁干擾,可實現(xiàn)無行程限制驅(qū)動,它具有高頻響、無低速爬行的特點,提高了氣浮直線導(dǎo)軌運動的穩(wěn)定性,從而提高了定位系統(tǒng)的精度。采用余氣回收式空氣靜壓導(dǎo)軌克服了傳統(tǒng)氣浮導(dǎo)軌余氣對精密定位系統(tǒng)的影響。使用雙光柵作為位置反饋裝置,低精度光柵為運動控制提供位置反饋,高精度光柵用于測量,這樣既提高了運動控制的速度,又提高了測量的精度,從而更好地滿足系統(tǒng)的要求。在定位過程中引入PID運動控制技術(shù),通過調(diào)節(jié)超聲電機的PID參數(shù)使系統(tǒng)擁有快速平穩(wěn)的響應(yīng)特性。同時設(shè)計基于VC++6.0平臺的控制軟件實現(xiàn)系統(tǒng)的精密定位及對超聲電機主要參數(shù)的調(diào)整。
【關(guān)鍵詞】：精密定位 直線導(dǎo)軌 光柵 超聲電機
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM359.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題來源10
• 1.2 研究的背景和意義10
• 1.3 精密定位技術(shù)的國外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.3.1 精密定位技術(shù)的國外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3.2 精密定位技術(shù)的國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 本論文研究的目的和內(nèi)容15-17
• 第2章 精密定位系統(tǒng)總體設(shè)計17-24
• 2.1 超聲電機驅(qū)動的氣浮直線導(dǎo)軌精密定位系統(tǒng)的應(yīng)用需求17-18
• 2.2 系統(tǒng)原理及構(gòu)成18-21
• 2.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成18-19
• 2.2.2 氣浮支承技術(shù)和超聲電機驅(qū)動的基本原理19-21
• 2.3 精密定位系統(tǒng)整體方案設(shè)計21-23
• 2.3.1 系統(tǒng)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)組成21-22
• 2.3.2 系統(tǒng)控制方式設(shè)計22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第3章 精密定位系統(tǒng)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析24-36
• 3.1 系統(tǒng)驅(qū)動部分24-26
• 3.1.1 超聲電機的概述24
• 3.1.2 超聲電機的選型24-26
• 3.2 運動執(zhí)行部分26-30
• 3.2.1 氣浮直線導(dǎo)軌工作原理26-29
• 3.2.2 重力平衡裝置29-30
• 3.3 雙光柵反饋裝置30-35
• 3.3.1 光柵尺的概述30-33
• 3.3.2 光柵尺的比較和選型33
• 3.3.3 雙光柵裝置的設(shè)計33-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第4章 精密定位系統(tǒng)控制部分設(shè)計與分析36-46
• 4.1 PMAC運動控制卡36-38
• 4.1.1 PMAC運動控制卡概述36-37
• 4.1.2 PMAC運動控制卡的比較與選型37
• 4.1.3 PMAC運動控制卡與超聲電機驅(qū)動器的鏈接37-38
• 4.2 超聲電機的PID調(diào)節(jié)38-44
• 4.2.1 PID調(diào)節(jié)原理概述38-39
• 4.2.2 超聲電機的PID參數(shù)整定39-40
• 4.2.3 運動曲線與跟隨誤差分析40-44
• 4.3 系統(tǒng)控制軟件設(shè)計44-45
• 4.4 本章小結(jié)45-46
• 第5章 超聲電機驅(qū)動的氣浮直線導(dǎo)軌精密定位系統(tǒng)實驗驗證46-53
• 5.1 超聲電機的PID整定實驗46-48
• 5.1.1 實驗原理與方法46
• 5.1.2 實驗數(shù)據(jù)分析46-48
• 5.2 精密定位系統(tǒng)定位精度及重復(fù)性實驗48-51
• 5.3 實驗數(shù)據(jù)分析與處理51-52
• 5.4 本章小結(jié)52-53
• 結(jié)論53-55
• 參考文獻55-59
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單59-60
• 致謝60

【參考文獻】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王延風(fēng);磁懸浮精密定位工作臺機電一體化CAD/CAE集成研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機械與物理研究所）;2004年

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本文編號：724502