基于音圈电机的宏/微平台控制系统开发

【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/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。Clipper能采用模拟量或者脉冲量对电机进行控制。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,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。
【作者】周维波；
【导师】杨志军；
【作者基本信息】广东工业大学，机械电子工程，2014，硕士
【关键词】宏/微平台；运动控制器；应用程序开发；ADAMS；DSP控制器；音圈电机；

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