共轴双驱型导轨精密定位与同步性的研究.pdf

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1、16传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第30卷第3期共轴双驱型导轨精密定位与同步性的研究左培良一，李东升，高思田，卢明臻(1．中国计量学院，浙江杭州310018；2．中国计量科学研究院，北京100013)摘要：为了满足高精度测量系统对高精密运动导轨的需求，通过结合通用运动自动控制器(UMAC)和直线电机的驱动方式，实现了“PID+速度／加速度前馈+陷波滤波器”控制算法对共轴双驱型导轨精密定位和同步的精确控制。在实验检测的基础上，验证了导轨的同步性在无摩擦负载和有摩擦

2、负载的情况下，分别可以控制在0．7”和5”以内。关键词：导轨；精密测量；通用运动自动控制器；比例一积分一微分；精密定位；同步性中图分类号：TH711文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)03-0016-03’R一eSearC'n0I■’DreCl●Sl●0nposi‘ti·on‘in~and1sync’hroni-zat-i-onor■coaxial—doubledriveguideZUOPei．1iang，LIDong．sheng，GAOSi—tian，LUMing．zhen(1．ChinaJiliangUniv

3、ersity，Hangzhou310018，China；2．NationalInstituteofMetrology，Beijing100013，China)Abstract：Tomeettheneedofhighprecisionguideforhighprecisionmeasurementsystem，thepositionandsynchronizationarecontrolledthroughthecombinationofuniversalmotionandautonmtioncontroller(UMAC)moti

4、oncontrollerandlinearmotorsandthecontrolalgorithmof“PID+velocity／accelerationfeedforward+notchfilter”．Basedonexperiment．thesynchronizationofguideiscontrolledwithin0．7”whenitisworkingthroughno—friction—loadingway，andwithin5throughfriction—loadingway．Keywords：guide；prec

5、isionmeasurement；UMAC；PID；precisionpositioning；synchronization0引言型导轨是针对一种特定的测量系统所采用的结构，行程为在当前的精密测量领域中，定位精度作为测量系统重50mm，由气浮润滑和直线电机相结合的形式，具备零摩擦要的静态性能之一，对测量结果的可靠性和精度等级有着和零传动的优点，如图l所示。根据研究的测量系统需要，十分大的影响。导轨作为位移定位技术中的重要组成部导轨分为2种工作状态：一种是在导轨运动过程中有一恒分，随着现代制造业和控制技术的发展，虽然可以很好地满定的

6、摩擦负载，其负载力处于连接件的中间部位，与导轨运足一般测量系统的需要，但在一些特定的高精度测量环境动方向相反；另一种则无摩擦负载，但其他工作条件与前者下，还需要进一步的提高。目前，直线电机驱动技术打破了完全相同。传统的“旋转变直线”的传动环节，具有结构简单、刚度高、响应快、振动与噪声小等优点，与此同时，也对控制方法提出了更高的要求⋯。本文基于通用运动自动控制器(UMAC)控制的直线电机驱动方式，对一种高精度工作台的一维导轨进行研究，主要分析并验证在双直线电机同时并行驱动导轨的情况下，导轨的定位精度和同步性的问题。图1共轴双驱型导轨

7、结构图1共轴双驱型导轨Fig1Structurediagramofcoaxial-doubledriveguide高精度测量系统对导轨的性能要求是十分苛刻的。总如图1所示，箭头所指方向为导轨的运动方向，直线电的来说，需要导轨具备起步平稳、定位精确、重复性好、刚度机1和2的动子分别安装在气浮套的侧面，定子则固定安高、无爬行、无抖动、无噪声等特点。本文研究的共轴双驱装在基座上。容易看出，由于连接件的作用，气浮套与连接收稿日期：201l_ol_2l基金项目：国家公益基金资助项目(AHY0701)第3期左培良，等：共轴双驱型导轨精密定位与

8、同步性的研究l7件构成导轨的运动部分，当需要导轨运动时，控制器会同时给直线电机1和2发出相同的命令信号，导轨的运动部分则在直线电机驱动力的作用下做出相应的运动。当导轨所属的测量系统工作时，被测量件放在连接件的中间部位，由导轨提供相应的位移量。由导轨