提拉法生長晶體的超低速運(yùn)動控制技術(shù)研究.pdf

1、提拉法生長激光晶體是一種快速有效的生長方法，激光晶體提拉裝置長期工作在超低速模式下，伺服系統(tǒng)受非線性摩擦力矩、速度編碼器分辨率、電機(jī)振動力矩以及系統(tǒng)耦合力矩等干擾出現(xiàn)無規(guī)則振動現(xiàn)象。其中，非線性摩擦干擾是伺服系統(tǒng)產(chǎn)生低速爬行和抖動現(xiàn)象的主要因素，嚴(yán)重影響了成品激光晶體的質(zhì)量。
　　從機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化和控制算法設(shè)計兩方面對摩擦干擾進(jìn)行抑制。機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化上，采用滾珠絲杠作為傳動機(jī)構(gòu)，帶有預(yù)荷載滾動直線導(dǎo)軌完成導(dǎo)向運(yùn)動，提高了系統(tǒng)剛度，從機(jī)

2、械硬件上盡量減少系統(tǒng)的摩擦干擾。控制算法設(shè)計上，經(jīng)空間失量坐標(biāo)等效變換，在兩相轉(zhuǎn)子坐標(biāo)下對伺服系統(tǒng)進(jìn)行矢量分析和空間矢量電壓算法研究，進(jìn)而對伺服系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)中的各個模塊進(jìn)行建模，并對兩相轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的電壓方程、磁鏈方程進(jìn)行進(jìn)一步的分析，將Stribeck摩擦模型作為系統(tǒng)非線性摩擦的干擾模型，最終建立了伺服控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。對特定點(diǎn)的速度進(jìn)行比例-積分參數(shù)調(diào)節(jié)，并總結(jié)出低速段控制器增益變化規(guī)律，根據(jù)這一規(guī)律提出變增益的列表控制方法對系統(tǒng)

3、的非線性摩擦進(jìn)行補(bǔ)償。在系統(tǒng)中加入低通濾波器和數(shù)字陷波器來抑制系統(tǒng)共振，提高系統(tǒng)跟蹤精度。
　　仿真表明，變增益列表控制方法較好的抑制了系統(tǒng)低速爬行和抖動的現(xiàn)象。實(shí)測表明，通過提拉裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化并在變增益列表速度控制器中加入濾波器和陷波器的方式能提高系統(tǒng)的跟蹤精度，抑制了伺服電機(jī)在整個低速段的爬行和抖動。速度在低速范圍無爬行現(xiàn)象，且最大抖動誤差小于5％。等徑生長過程無位錯，等效直徑最大誤差為1.186％，最大誤差小于1mm，符合