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随着电子产品向微小型、高密度、高可靠性方向发展,推动PCB制造过程中的关键设备之一的PCB钻孔机也不断向高速度、高精度、高可靠性方向发展。这样的发展对PCB钻孔机的位置伺服控制系统提出更高的要求。为实现高速高精度PCB钻孔加工,本文围绕位置伺服控制系统的响应速度与定位精度等问题,主要从控制系统的方案设计、系统模型辨识与建模技术、位置伺服控制策略等方面展开研究,论文的主要研究内容如下:(1)针对高精度、高动态响应的需求,研究PCB钻孔机位置伺服控制系统的控制结构、控制方式和控制方法,确定采用基于力矩控制方式的全闭环控制方案。通过力矩控制方式提高系统的动态响应能力,通过全闭环控制实现系统的高精度控制。(2)为提高系统模型的建模精度,研究系统的模型辨识方法,采用解析法和实验法相结合的方法构建被控对象的数学模型。首先根据物理机理建立被控对象的模型结构,然后设计辨识实验,采用递推梯度校正法辨识模型参数,并进行有效简化。(3)针对全闭环模式下位置伺服控制系统内部结构参数的变化、外部干扰、摩擦等造成的系统性能下降及可能的不稳定性问题,研究基于自抗扰控制的位置控制策略和速度控制策略。为提高速度环的带宽,取消传统自抗扰控制中的跟踪微分器;为提高系统抑制扰动的能力,采用扩张状态观测器实时观测扰动并加以补偿;为提高系统的定位精度,采用基于查找表的误差前馈补偿技术。仿真结果表明,所提出的控制方法可有效地提高系统的响应速度和定位精度。(4)以PCB钻孔机为平台,设计和研发相应的位置伺服控制系统的软件和硬件,对本文提出的PCB钻孔机位置伺服控制系统模型辨识方法、基于自抗扰控制的位置环控制策略和速度环控制策略、定位误差前馈补偿等进行实验验证。实验结果表明,所提出的方法具有良好的可行性和有效性。