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高精密工作台伺服驱动环节的设计与研究


在工作台控制系统中采用带有速度环、PI校正和线性功放的模拟驱动环节驱动电机运动,进行DSP数字控制器开环及闭环实验。

4.2.1 DSP开环实验

使用模拟驱动环节后,实验测得在DSP数字控制器开环时,系统在0.2V电压下已经能够产生较连续的响应了,如图10所示。可见系统灵敏性有所提高。

4.2.2 DSP闭环实验

加上该模拟驱动环节后,对系统进行DSP数字控制器的闭环实验,仍然指定工作台以20μm/s的低速运动。图11中,(a)为速度响应曲线,(b)为位移响应曲线,(c)为位移响应曲线局部放大图。

由图11(a)和图11(c)可知,系统的延迟时间为20ms,其中10ms为死区时间。可见加上该模拟驱动环节后系统的延时减少。

由图11可以得到加模拟驱动环节后的系统阶跃输入的时域响应指标如下:

延迟时间:20ms 上升时间:30ms

峰值时间:60ms 超调量:7.5%

稳态误差:7.5%

图11 加驱动环工作台闭环阶跃响应

    比较实验结果可以看出,加模拟驱动环节后,精密工作台系统的灵敏度大幅提高,且系统的低速稳定性能提高一倍。但速度曲线仍存在波动,这主要有两方面的原因:一是机械传动系统精度影响了工作台的稳速精度;二是工作台位移检测光栅分辨率有限,直接影响了采样点之间位移增量的测量精度。

母盘刻录机的进给工作台除要求有高的定位精度外,还要求能连续运动,并且在低速(约30μm/s)下具有良好的速度稳定性,稳态误差小于10%。速度越低,伺服工作台运动的条件就越恶劣,对伺服控制系统的要求就越高,保证速度稳定性的难度就越大。由实验结果和分析可以看出,在DSP数字控制系统中采用模拟驱动环节后,工作台的低速响应性能有明显的提高,不但提高了响应的快速性,而且稳态误差也减小,速度变化范围在7.5%之内。伺服驱动性能的提高有利于保证母盘刻录的精度。


《高精密工作台伺服驱动环节的设计与研究(第4页)》
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