面向高端制造裝備的高速精密定位平臺控制技術(shù)研究.pdf

1、高速精密運動控制技術(shù)作為制造及裝配領(lǐng)域的通用技術(shù)，廣泛應用于如芯片封裝設(shè)備和高速數(shù)控加工中心等高端制造裝備中。隨著集成電路產(chǎn)業(yè)中芯片封裝技術(shù)不斷向著高集成度、多引線化和細間距化方向發(fā)展，芯片封裝設(shè)備對運動機構(gòu)的速度、加速度、定位精度和穩(wěn)定性等性能指標提出了更高的要求。另外隨著刀具材料的不斷創(chuàng)新，數(shù)控機床和高速加工中心的切削速度也從最初的12m/min提高到120m/min以上，這都給高速精密定位平臺及其伺服控制策略的設(shè)計帶來了極大的挑戰(zhàn)

2、。因此本文面向高端制造裝備對高速精密定位平臺關(guān)鍵技術(shù)所展開的研究，對加快我國高端設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的理論指導意義與實際應用價值。
　　 本文針對芯片制造設(shè)備和高速數(shù)控加工中心等高端制造裝備，設(shè)計并構(gòu)建了基于直線電機直驅(qū)技術(shù)的高速精密定位實驗平臺。論文同時研究了定位平臺的高速高精度伺服控制技術(shù)。本文的研究內(nèi)容及成果主要有以下幾點:
　　 1.對高速精密定位平臺的硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)進行總體設(shè)計與搭建。定位平臺的X-Y

3、工作臺采用高精度永磁同步直線電機直接驅(qū)動，同時平臺的末端采用直線光柵反饋，以實現(xiàn)全閉環(huán)控制。定位平臺的控制系統(tǒng)采用基于IPC+MC的開放式數(shù)控系統(tǒng)架構(gòu)，并采用了PMAC(Program Multi-Axis Controller)高性能運動控制卡，從而使平臺的控制系統(tǒng)具有良好的開放性、可靠性和可擴展性。
　　 2.對永磁同步直線電機的結(jié)構(gòu)、工作原理和分類進行介紹，并對永磁同步直線電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)進行數(shù)學建模。定位平臺伺服控制系統(tǒng)

4、的位置控制器采用了“PID+速度/加速度前饋”的復合控制算法，并在此基礎(chǔ)上建立了基于前饋控制的改進型直線電機伺服控制系統(tǒng)數(shù)學模型，為實驗平臺高速高精度控制實驗提供了理論依據(jù)。實驗結(jié)果表明，該控制算法可以很好地提高伺服控制系統(tǒng)的跟蹤精度，同時能夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　 3.利用PMAC調(diào)試軟件對直線電機伺服控制系統(tǒng)位置控制器的PID控制參數(shù)、速度/加速度前饋參數(shù)及摩擦前饋參數(shù)進行反復調(diào)試實驗，從而使整個伺服控制系統(tǒng)獲得了良好的穩(wěn)