首页> 中文学位 >一种高精度亚微米级定位平台的控制器设计
【6h】

一种高精度亚微米级定位平台的控制器设计

代理获取

目录

Controller Design of a High-precision Sub-micron Positioning Stage

一种高精度亚微米级定位平台的控制器设计

摘 要

Abstract

Contents

Figure

Chapter1 Introduction

1.1 Fundamentals of Servo Control

1.2 Control Architecture for the Motorized Positioning System

1.2.1 Full-Closed-Loop Configuration

1.3 Background and Motivation

1.3.1 PID Design

1.3.2 Velocity Estimation

1.4 Hardware Configuration

1.5 Contents

Chapter2 Auto-tuning PID Strategy

2.1 Process Modeling of the Servo System

2.1.1 Current Loop Modeling

2.1.2 Velocity Loop Modeling

2.1.3 Position Loop Modeling

2.2 Direct Synthesis for Auto-Tuning PID Parameters

2.2.1 Survey of PID Designs

2.2.2 Proposed Control Structures for the Positioning System

2.2.3 PI Design in the Current Loop

2.2.4 PI Design in the Velocity Loop

2.2.5 PID Design in the Position Loop

2.3 Summary

Chapter3 Sensorless Strategy for Velocity Measurement

3.1 The Background and Motivation for Velocity Estimation

3.1.1 Drawbacks of Traditional Velocity Estimation

3.2 Kalman Filtering for Speed Estimation

3.2.1 System Modeling in a State-Space Expression

3.2.2 Noise Characteristics for the Kalman Filter

3.2.3 Kalman Filtering in the Digital Control Loop

3.3 Experiment

3.3.1 Improvement using the Proposed Algorithm

3.3.2 Results in Low Speed Range

3.3.3 Effect of Selecting Different Disturbance Covariance

3.4 Summary

Chapter4 Accuracy and Repeatability Test

4.1 Fundamentals of Accuracy and Repeatability

4.1.1 The Concept of Accuracy and Repeatability

4.1.2 The Metrology

4.2 Experimental Results

4.3 Analysis of Some Determining Factors for Accuracy and Repeatability

4.3.1 Thermal Expansion Effect

4.3.2 Effect of Trajectory Profile

4.4 Summary

Conclusion

Reference

攻读硕士学位期间所发表的论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

Acknowledgement

展开▼

摘要

高精度的电机驱动定位平台是一种广泛应用于光纤布放、半导体晶片定位,微制造集成和仪器测量测试等先进制造领域的精密运动控制设备。本论文以NewPort公司的亚微米级,直流电机驱动的定位平台原型作为实验对象,设计一种用于控制该平台的控制器。用于表明定位性能的定位精度和重复定位精度数据需要得到测量以验证所提出的控制器有能力控制定位平台达到所需的亚微米级性能。
  基于这种研究方法,广泛应用于工业界的一种控制结构—数字比例积分微分(PID)控制器,将用于本文的设计之中。并且PID参数的整定将是基于系统模型的自整定设计。随着本文研究的深入发现,使用数字信号处理器DSP及其外围信号转换设备处理用于控制速度参数的控制驱动器速度闭环会产生由于分辨率过低而导致速度控制效果不良。于是作者提出了一种基于状态观测器理论的卡尔曼滤波器解决这个问题。最后,定位平台的定位精度和重复定位精度数据将通过激光干涉仪得到测量。基于激光干涉仪测量结果的误差源分析也将应用于提高系统性能。
  实验结果表明,基于本文提出的控制器设计方法可以很好完成亚微米级精度定位平台的控制任务,所使用的设计方法基于理论,但又具有很灵活的操作性,可以很好的在商用控制器中得到开发和使用。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号