基于软件误差修正的通用直线工作台的纳米级定位控制(英文)

摘要

提出了一种用于通用压电陶瓷线性马达(PLCM)驱动平台的纳米级定位数控方案,该平台上配有栅距 20μm的线性光栅．传统的信号细分多数基于硬件电路,无法对纳米级误差进行灵活的调整．本项研究开发了基于 Labview的数字控制系统,该系统具有失真波形的调整、1／4栅距脉冲计数、基于Lassajous圆环的波形细分、后传神经网络和PID控制以及平台的位置反馈控制等特征．介绍了定位控制的3个步骤,即用于长行程连续移动控制的 AC模式,用于低速短行程的开关模式控制马达驱动,以及以压电激励方式使马达工作的DC模式,这些步骤能够实现几纳米的精确定位．在每种运动模式下采用了专门的信号处理技术．实验结果表明,此方法可以很容易地应用于线性平台,取得小于31 nm的定位精度,9 mm行程的标准误差小于30 nm．相比于原来移动台±1μm的重复性和±1 μm／25 mm的精度,该数字控制系统能够将定位精度提高一个数量级．