懸浮轉(zhuǎn)子軸向驅(qū)動(dòng)靜電微電機(jī)的控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）技術(shù)的發(fā)展，作為動(dòng)力元件以及關(guān)鍵執(zhí)行部件的微電機(jī)，一直是微機(jī)電領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)之一。微電機(jī)兼有驅(qū)動(dòng)和精密控制雙重功能，在信息、醫(yī)療、航天航空、軍事等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景。要實(shí)現(xiàn)微電機(jī)的正常工作，其轉(zhuǎn)子穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)尤為重要。本文針對(duì)懸浮轉(zhuǎn)子軸向驅(qū)動(dòng)靜電微電機(jī)，主要研究其閉環(huán)控制系統(tǒng)。 本文的主要研究?jī)?nèi)容和成果如下： 首先，介紹了微電機(jī)的結(jié)構(gòu)、懸浮和旋轉(zhuǎn)機(jī)理，建立了轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的二階動(dòng)力學(xué)模型，給出了微電機(jī)結(jié)構(gòu)

2、的差分電容等效模型，提出實(shí)現(xiàn)微電機(jī)閉環(huán)控制的開關(guān)控制策略。 其次，采用數(shù)值計(jì)算或有限元分析的方法，得到兩種微電機(jī)結(jié)構(gòu)差分電容變化與靜電力矩變化的仿真曲線，并在SIMULINK環(huán)境下仿真，考察了系統(tǒng)在無(wú)外界干擾力矩輸入或階躍干擾信號(hào)輸入下的速度響應(yīng)，驗(yàn)證了控制策略的可行性，初步建立了微電機(jī)數(shù)學(xué)模型。 最后，檢測(cè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。信號(hào)檢測(cè)方面，提出一種基于電荷積分放大、互相關(guān)檢測(cè)——鎖定放大的微弱電容檢測(cè)方法，并進(jìn)行ORCAD仿

3、真，不僅驗(yàn)證了方法的可行性，而且為實(shí)際電路元器件的選擇、參數(shù)設(shè)置和系統(tǒng)調(diào)試等都提供了重要參考。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，設(shè)計(jì)了一種基于SEED-DEC2812（TMS320F2812平臺(tái)）開發(fā)板的DSP控制器。 本文的檢測(cè)控制系統(tǒng)具有以下一些主要優(yōu)點(diǎn)： （1）通過(guò)DSP控制器控制直接數(shù)字頻率合成器生成正弦波，具有輸出頻率穩(wěn)定度高、精度和分辨率高、頻率和相位可任意且方便改變等優(yōu)點(diǎn)；（2）提出的微弱電容檢測(cè)方法具有低漂移、信躁比