音圈电机位置伺服控制系统的研究-刘丽丽

　　精密工程涉及到微电子制造、光电测试仪器、各种超精密加工等领域，既是先进科学技术的一个综合体现，也从一个方面代表着国家的综合实力。精密定位技术是精密工程中的关键技术之一，定位系统在各种精密机械设备中都起到关键性的作用［1］。在长行程、精密定位系统中，常使用宏、微驱动方式进行驱动。通过宏动的直线电机进行初步定位，再采用微动的压电陶瓷、音圈电机等进行最终的高精度定位。值得一提的是，由于音圈电机具有结构简单、便于控制和相对行程大等优点，越来越受到国内外学者的关注［2］。由于音圈电机在设计时采用了无铁心结构，电机的推力波动小，响应快，推力系数恒定，因此进一步提高定位精度的瓶颈在于其驱动、控制系统。如何提高电流环的带宽，减小其电流纹波从而实现精确定位成为了工作重点。音圈电机位置伺服驱动系统虽然消除了传统机械传动所带来的一些不良影响，但是其驱动控制器的设计难度也增加很多。必须对音圈电机直接驱动系统进行综合考虑，并结合其具体应用合理地进行设计，同时也要考虑许多的不确定因素可能对控制系统造成的影响。将音圈电机驱动系统和闭环控制系统结合在一起，可以极大地提高进给系统的快速反应能力和位置伺服控制精度，在各类高速、精密加工设备上具有广阔的应用前景，受到了国内外学者的重视［3］。近年来随着微电机技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术、微机应用技术以及各种现代控制技术和智能控制技术的进步，各种具有高性能的驱动控制系统不断涌现，音圈电机直接驱动系统的发展进入了一个全新的阶段。要研究音圈电机的控制系统，就要了解控制对象的特性和建模、控制系统实现的常用方法、驱动器相关的技术指标和性能要求等。因此，在设计音圈电机伺服控制系统时，必须结合其具体应用的场合，要求的性能指标等采取相应的控制策略以满足要求。本课题的宗旨是设计一种音圈电机位置伺服控制系统，满足高定位精度、高响应的要求并解决系统实际运行过程中所遇到的一些问题。