提拉法生長晶體的超低速運動控制技術研究.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，嚴重影響了成品激光晶體的質量。
　　從機械結構優(yōu)化和控制算法設計兩方面對摩擦干擾進行抑制。機械結構優(yōu)化上，采用滾珠絲杠作為傳動機構，帶有預荷載滾動直線導軌完成導向運動，提高了系統(tǒng)剛度，從機

2、械硬件上盡量減少系統(tǒng)的摩擦干擾?？刂扑惴ㄔO計上，經(jīng)空間失量坐標等效變換，在兩相轉子坐標下對伺服系統(tǒng)進行矢量分析和空間矢量電壓算法研究，進而對伺服系統(tǒng)控制結構中的各個模塊進行建模，并對兩相轉子坐標系下的電壓方程、磁鏈方程進行進一步的分析，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)學模型。對特定點的速度進行比例-積分參數(shù)調節(jié)，并總結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、的非線性摩擦進行補償。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。實測表明，通過提拉裝置機械結構優(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