一种高精度亚微米级定位平台的控制器设计

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高精度的电机驱动定位平台是一种广泛应用于光纤布放、半导体晶片定位,微制造集成和仪器测量测试等先进制造领域的精密运动控制设备。本论文以NewPort公司的亚微米级,直流电机驱动的定位平台原型作为实验对象,设计一种用于控制该平台的控制器。用于表明定位性能的定位精度和重复定位精度数据需要得到测量以验证所提出的控制器有能力控制定位平台达到所需的亚微米级性能。  基于这种研究方法,广泛应用于工业界的一种控制结构—数字比例积分微分(PID)控制器,将用于本文的设计之中。并且PID参数的整定将是基于系统模型的自整定设计。随着本文研究的深入发现,使用数字信号处理器DSP及其外围信号转换设备处理用于控制速度参数的控制驱动器速度闭环会产生由于分辨率过低而导致速度控制效果不良。于是作者提出了一种基于状态观测器理论的卡尔曼滤波器解决这个问题。最后,定位平台的定位精度和重复定位精度数据将通过激光干涉仪得到测量。基于激光干涉仪测量结果的误差源分析也将应用于提高系统性能。  实验结果表明,基于本文提出的控制器设计方法可以很好完成亚微米级精度定位平台的控制任务,所使用的设计方法基于理论,但又具有很灵活的操作性,可以很好的在商用控制器中得到开发和使用。
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