基于擾動觀測器的超精密宏微驅動定位技術研究.pdf

1、隨著超精密加工設備與極大規(guī)模集成電路制造技術的飛速發(fā)展，對定位系統(tǒng)的定位精度、運動速度和加速度的要求也不斷提高。傳統(tǒng)的驅動方式難以同時滿足大行程和高精度定位，宏微雙重驅動方式能夠有效地解決這個矛盾。
　　宏微同時運動是宏微雙重驅動方式中一種高效的控制策略，能夠實現連續(xù)精密跟蹤定位，但是控制相對復雜，對宏動臺和微動臺的動態(tài)特性要求高，特別是高加速情況下，宏微之間存在的作用力嚴重影響了宏動與微動的定位精度。在宏微雙重驅動做連續(xù)階躍運動

2、時，宏微的相對位移極有可能導致微動大于行程范圍，影響微動穩(wěn)定性。
　　為了抑制這種反作用力擾動，本課題在宏動伺服驅動系統(tǒng)中采用擾動觀測器與PI控制器相結合的方式，提高宏動的動態(tài)特性和抗擾動能力，以降低宏微之間的反作用力擾動對系統(tǒng)的影響。本文在深入分析擾動觀測器的基本原理和實現形式的基礎上，指出擾動觀測器設計的兩個要點是Q濾波器和擾動量采集。Q濾波器可以濾除采樣誤差，還能抵消重構模型的相位超前，其設計綜合考慮了擾動觀測器的穩(wěn)定性和抗

3、干擾能力；電流和速度采樣后得到擾動等效量，本課題設計并實現了電流過采樣與MT測速法，提高電流與速度采集精度，從而提高擾動觀測器觀測擾動的能力和三閉環(huán)系統(tǒng)的定位精度。
　　本課題基于Matlab/Simulink對宏微雙重驅動系統(tǒng)中的擾動觀測器進行了仿真，并在宏微雙重驅動平臺上進行實驗。實驗結果是直線電機的定位噪聲降低了0.3μm，作用力擾動對直線電機產生的抖動減少了1.1μm。可見，在宏動直線電機驅動系統(tǒng)中引入擾動觀測器能夠提高系