双面抛光机电/气伺服加载系统研究

摘要

双面抛光加工作为晶片超平滑表面加工最有效的技术手段之一，受到了超精密加工研究领域和光电子材料生产加工企业的广泛关注与重视。目前国际上只有少数工业发达国家能够生产双面抛光机产品。在双面抛光机中，气动加载系统要求对加载在工件上的抛光压力进行精确控制，从而保证抛光质量。
　　 在气动伺服加载系统中，气动数字伺服阀即作为电机械转换元件又作为信号放大元件，在整个系统中扮演着至关重要的角色，因此这里对气动数字伺服阀进行了专门设计以满足系统要求。本文在综合国内外电气数字控制技术及元件的相关研究成果的基础上，设计了新型气动数字伺服阀，同时设计了基于该阀的气动伺服加载系统，并将该系统运用于双面抛光机。本文对气动伺服加载系统进行数学建模，并根据理论模型对系统进行了仿真研究，最后对该系统进行了实验研究，实验研究表明，新设计的气动伺服加载系统能精确的控制加载压力，满足双面抛光机对于加载压力精度的要求。本论文各章内容简述如下：
　　 第一章，首先对本论文研究主题有关的文献进行了综述，接着阐述了本论文的研究目的、意义以及创新点，并列出了主要的工作量。
　　 第二章，本章介绍了整个气动伺服加载系统的设计，还包括气动数字伺服阀的设计、信号采集控制板的硬件设计和软件设计。
　　 第三章，本章建立了气动伺服加载系统的理论模型，并且通过MATLAB软件对系统进行了仿真研究。
　　 第四章，建立了气动伺服加载系统的实验平台，对系统进行了实验研究。
　　 第五章，对论文的研究内容进行了总结与展望。

目录

文摘

英文文摘

符号说明

第一章 绪论

1.1 电/气伺服控制技术的发展

1.2 电/气伺服控制技术

1.2.1 数字控制气动伺服系统概述

1.2.2 数字阀研究现状

1.3 论文选题意义及课题任务

1.4 本章小结

第二章 双面抛光机气动伺服加载系统设计

2.1 直动式气动数字伺服阀的设计

2.1.1 直动式气动数字伺服阀结构

2.1.2 直动式气动数字伺服阀的运动关系

2.1.3 直动式气动数字伺服阀初始化

2.2 双面抛光机气动伺服加载系统

2.2.1 双面抛光机概述

2.2.2 双面抛光机气动伺服加载系统组成

2.2.3 双面抛光机气动伺服加载系统工作原理

2.3 双面抛光机气动伺服加载系统的硬件电路设计

2.3.1 双面抛光机气动伺服加载系统的硬件电路组成

2.3.2 信号采集控制板设计

2.3.3 气动数字伺服阀控制器介绍

2.4 双面抛光机气动伺服加载系统的软件设计

2.4.1 双面抛光机气动伺服加载系统的软件设计流程

2.4.2 数字滤波

2.4.3 数字PID算法

2.5 本章小结

第三章 双面抛光机气动伺服加载系统建模与仿真

3.1 双面抛光机气动伺服加载系统建模

3.1.1 气动伺服加载系统静态建模

3.1.2 气动伺服加载系统动态建模

3.1.3 气动伺服加载系统线性化分析

3.2 气动伺服加载系统的模型的数值解法

3.2.1 初值问题数值解基本概念

3.2.2 龙格-库塔(Runge-Kutta)法

3.2.3 MATLAB编程

3.3 双面抛光机气动伺服加载系统仿真

3.3.1 双面抛光机气动伺服加载系统开环仿真

3.3.2 双面抛光机气动伺服加载系统闭环仿真

3.4 本章小结

第四章 双面抛光机气动伺服加载系统实验研究

4.1 实验准备

4.1.1 各功能模块调试

4.1.2 实验平台塔建

4.2 实验通讯软件部分

4.3 气动伺服加载实验研究

4.3.1 气动伺服加载系统开环实验

4.3.2 气动伺服加载系统闭环实验

4.3 调试心得

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 论文总结

5.2 后续展望

参考文献

附录1（阀芯）

附录2（阀套）

附录3（阀座）

附录4（信号采集控制板原理图）

攻读硕士学位期间发表论文

致谢