基于音圈电机驱动精密定位系统

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1、维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com基于音圈电机驱动的精密定位系统口张武军口杨爱梅口王贵林1．汽车管理学院运输指挥系蚌埠2330112．国防科技大学机电工程与自动化学院长沙410073摘要：对研制用于快刀加工的精密定位系统，分析其数学模型，研究其控制策略。该系统采用音圈电机直接驱动空气静压导轨支撑，光栅尺实时检测。所设计的系统达到50mm45-,f~：-k-0．5txm定位精度~72_100Hz以上的响应速度。关键词：音圈电机气浮滑块精密平台中图分类号：TH161

2、文献标识码：A文章编号：1000～4998(2008)09—0018—03在传统电机驱动方式的定位控制系统中，多采用串联型的直线工作台(电机一丝杠一螺母)结构形式，其极限速度为1m／s，极限加速度为1g。这种通过丝杠转换得到的直线运动，不足之处是速度与加速度有限，而且存在运动间隙和惯量大、机械建立时间长等缺点“]。在微光学阵列进行快刀加工(Fasttoolservo)中，微光学器件深度≤2mm，要求快速伺服刀具响应频率达100Hz以上，加速度达到3g以上。这样采用传统的结构很难满足要求，为此我们研制了一种采用直

3、线音圈电机(VoiceCoilMotor，VCM)直接驱动平台的定位1．1定位平台整体结构控制系统，并采用气体静压支撑代替机械接触式的刚定位控制平台是新型定位控制系统的主要组成部性支撑，利用高精度的光栅尺进行实时检测，研制成功分。系统选用空气静压进行支承，具有响应速度快、噪的新型定位控制系统如图1所示。本文主要分析定位平声低、寿命长等优点，同时空气的误差均化作用也有效台的设计、驱动与控制系统并给出测试结果。改善了定位平台的运动精度心]。平台支承面的上下、左1定位控制平台右均处于空气静压作用下，基本上没有摩擦力，

4、因此支承面不发热，没有温升，也不会因温升而造成工作间隙收稿日期：2008年3月制系统的硬件设计和软件功能实现，为进一步的工程系统[J]．太阳能学报，2005，26(6)：780—786．设计和实际应用提供了参考依据。5张雷，鄂春良，等．PLC在大型风力机变桨距系统中的应用参考文献【J]．电气应用，2007，26(9)：120—123．1ChenWL，HsuYY．ControllerDesignforanInductionGenera．6叶杭冶．风力发电机组的控制技术[M】．北京：机械工业出版torDrivenb

5、yaVariable—speedWindTurbine[J]．IEEETransae—社，2002．tiononEnergyConversion，2006，21(3)：625—635．7吴安顺．最新实用交流调速系统[M]．北京：机械工业出版2LiuHongwei，LinYonggang，LjWei．StudyonControlStrategy社．1998．ofIndividualBladePitch—eontroledWindturbine【C]．The6th8冯国楠．现代伺服系统的分析与设计[M]．北京：机械

6、工业出WorldCongressonIntelligentControlandAutomation，2006：版社，1990．6489—6492．9EABossanyi．GHBladed使用手册[Z]，2005．3赵文珍，秦立学，等．MW级风力发电机组变桨距系统建模研10EABossanyi．GHBladed原理手册【Z】，2005．究[机床与液压，2006，(6)：157—162．11GLTurbCertEN[Z]，2003．△4林勇刚，李伟，陈晓波，等．大型风力发电机组独立桨叶控制(编辑林凡)l回2008／

7、9机械制造46卷第529期维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com的变化，保证了定位平台具有很高的运动精度。器也无法快速地消除轴偏心，因此选用常规的联轴器设计时，考虑加工、装配、精度等因素，综合了气浮满足不了运动要求。方式和静压方式的优缺点，采用模块化的设计方法设为此我们设计、研制了仿球形的联轴器，其结构如计了几种满足要求的结构来进行比较，最终选定的平图4所示。台结构如图2所示。这种联轴器结构简单，运动精度高，易于制造和推广。它由5部分组成：左螺杆、左球碗、滚珠球体、

8、右球碗、右螺杆，材料选用45号钢。音圈电机、定位平台在联接过程中，左、右球碗通过螺杆和螺母配合来夹紧，滚珠球体和球碗之问填加固体润滑剂(如石墨、二硫化钼等)，增加右螺杆台肩面和球体之间的螺杆长度能够增大消除轴偏心的范围。实验表明，当轴偏角在0～10。范1．2气浮滑块设计围内，仿球形联轴器的径向刚度很低，能够有效衰减或定位平台中的气浮滑块是整个定位：y-台的核心部消除音圈电机驱动轴的径向