面向芯片封装的交流伺服运动控制系统研究

摘要

制造业是一个国家工业的基础，而电子制造尤其是集成电路的制造已成为制造业最重要的领域之一。芯片封装设备的发展水平是决定电子制造水平的重要因素之一。当前芯片封装设备制造竞争激烈，研究“封装速度更快，封装精度更高”的封装设备是芯片封装行业发展的主要方向。 本文以研究面向芯片封装的高性能设备为目的，首先从运动控制系统的角度对当今运动控制系统组成及国内外现状做出介绍及分析对比，在简要对比各种电机性能的基础上，根据企业打线机和固晶机实际情况，设计出一套行之有效的交流伺服运动控制方案，并进行设计依据及原理阐述。随后，本文对设计的交流运动控制系统进行数学建模，先是永磁同步电机的控制原理分析，其次是实现将控制系统中电流环等效为直流电机建模的设计思路，然后是系统速度环和位置环建模，最后给出整个系统的数学模型。 在此基础上，本文对交流伺服运动控制系统中普遍采用的PID控制算法进行了详细分析研究，利用齐格勒-尼柯尔斯法则设计速度环，位置环的控制器，并依据前面提出的数学模型利用matlab/simulink工具进行仿真证实；在传统PID控制算法的基础上，针对芯片封装行业小距离高速高精度运行的特点，设计专家PID控制算法，提高了系统重复定位的精度及动态响应性能；另根据实际机台要求设计PID参数自整定功能，提高系统自动化程度。 最后本文根据实际芯片封装设备应用要求，编程实现交流伺服运动控制系统控制平台，能够对系统进行精度性，稳定性，快速性测试和控制；对实际系统需要的一些功能进行设计；给出实验中测得的一些数据及相关分析。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题背景

1.1.1行业背景

1.1.2运动控制系统概述

1.2国内外研究及应用现状

1.3课题来源及研究内容

第2章系统设计及建模

2.1系统总体设计

2.1.1电机选择

2.1.2系统方案设计

2.1.3设计依据

2.1.4系统硬件介绍

2.2系统建模

2.2.1系统电流环建模

2.2.2系统速度环建模

2.2.3系统位置环建模

2.2.4反馈环节系数确定

2.3本章小结

第3章控制算法设计

3.1传统的PID控制算法

3.1.1 PID控制原理

3.1.2 PID算法应用

3.2 PID控制器设计

3.2.1速度环控制器设计

3.2.2位置环控制器设计

3.3专家PID控制算法

3.3.1算法必要性

3.3.2算法原理

3.3.3算法实现

3.3.4仿真结果

3.4 PID参数自整定设计

3.4.1参数自整定必要性

3.4.2参数自整定原理

3.4.3采样周期的选择

3.4.4计时器的设计

3.4.5系统性能指标

3.4.6参数自整定步骤

3.4.7程序流程图

3.4.8参数自整定效果图

3.5本章小结

第4章系统应用软件设计及实验结果

4.1交流永磁伺服系统控制平台的设计

4.1.1控制平台作用

4.1.2归零功能

4.1.3智能球控器的设计

4.2系统实验结果及分析

4.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明及使用授权书

致谢