基于音圈电机的宏微平台控制系统开发

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1、分类号：UDC：密级：学校代号：学号：广东工业大学硕士学位论文(工学硕士)118452111101076基于音圈电机的宏／微平台控制系统开发周维波指导教师姓名、职称：扬壶至塾援企业导师姓名、职称：无专业或领域名称：扭越电王工猩学生所属学院：扭电工猩堂瞳论文答辩日期：2Q!垒生§旦2坌旦ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMaster(MasterofEngineeringScience)DevelopmentofMacro／microStageC

2、ontrolSystemBasedonVoiceCoilMotorCandidate：Zhou船iboSupervisor：YangZhijbupervlsor：anlallUnMay2014SchoolofElectromechanicalEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou，Guangdong，RR．China,510006摘要随着科学技术的不断发展，在超精密加工、生物工程、微电子工程、纳米科学与技术等各个领域，对驱动进给技术提出越来越高的要求：实现在大行程范围内的精确定位。宏

3、／微结合双驱动技术是目前实现大行程、高精度运动控制的一种有效策略。音圈电机是基于安培力原理的一种新型直接驱动电机。它可避免传动环节存在的间隙等不足，而且在理论上具有高加速度、高速度、高响应、体积小、力特性好等优点，所以适用于要求高加速度、高速、高频和高精度定位的运动系统。本文将宏／微双驱动技术与音圈电机相结合，围绕着宏／微平台作了一些应用研究。在本文中，通过DeltaTau公司设计制造的多轴运动控制器Clipper对宏动平台进行控制。Clipper在保持低价、整合的同时，提供了强大的控制性能。Chpperl⋯jr采用模拟量或者脉冲量对电机进行控制

4、。为了实现电机的控制，首先连接好硬件电路，然后进行相关变量的设置以及编写运动程序，如有必要，还需编写PLC程序。另外，为了方便地控制宏动平台，运用VC++开发了上位机软件来调用DeltaTau公司提供的C++函数。宏动平台作为一个高速高精的运动系统，光栅位移传感器被用来进行位置检测，但是，高精度与高速度都使得光栅位移传感器的脉冲频率提高。为了在宏动平台目标位置点附近进行数据采集，本文采用了TMS320F2812完成了这个任务。TMS320F2812采集到的数据为脉冲上下沿的数目，需要转化成实际的位移。因此，本文继续采用VC++编写了数据采集程序，

5、在这个程序中实现了数据的转换、数据的图形显示以及数据的文本导出等基本功能。ADAMS具有强大的仿真优化功能，本文在ADAMS中建立起微动平台的等效模型，并联合控制系统和机械系统对微动平台的PID参数进行仿真优化，从而使微动平台在满足精度条件下实现快速启停。在本文中，微动平台由音圈电机驱动，而TMS320F2812的事件管理器为电机的控制带来了很大的方便。另外，当微动平台随着宏动平台高速运动时，编码器反馈信号经过端子板后就会丢步。所以，本文采用TMS320F2812作为控制器，发送PWM／方向信号给Copley驱动器，然后对音圈电机进行控制。关键字

6、：宏／微平台；运动控制器；应用程序开发；ADAMS；DSP控制器；音圈电机广东工业大学硕士学位论文ABSTRACTWiththedevelopmentofscienceandtechnology,intheareaofultra-precisionmachining，bio—engineering，microelectronicsengineering，nano-scienceandtechnologyandSOon，thereisanincreasingdemandfordrivefeedtechnology：toachieveprecisep

7、ositioninginlargestroke．Currently,macro／microcombineddualdrivetechnologyisalleffectivestrategytoachievelargestroke，high-precisionmotioncontr01．VoicecoilmotorisanewtypeofdirectdrivemotorbasedonAmpereforce．ItcanavoidthedisadvantagessuchasgapandSOoninthetransmissionlink．Inadditi

8、on，ithastheadvantageofhighacceleration，highspeed，highresponse，smalls