双直线电机驱动h型运动平台同步控制研究

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1、·电气与自动化·罗品奎，等·双直线电机驱动的H型运动平台同步控制研究双直线电机驱动的H型运动平台同步控制研究罗品奎，金建新，李小平(华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室，湖北武汉430074)摘要：介绍了双直线电机驱动的H型运动平台同步控制特点，使用SimMechanics建立H型运动平台动力学模型，使用模糊逻辑控制算法消除机械耦合的影响，提高双直线电机的同步运动精度。关键词：直线电机；H型运动平台；同步控制中图分类号：TM359．4文献标志码：A文章编号：1671—5276(2013)06—0158—04ResearchonDualLinearMotorSy

2、nchronousControlinH-typeStageLUOPin．kui．JINJian—xin．LIXiao．ping(StateKeyLaboratoryofDigitalManufacturingEquipmentandTechnology，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China)Abstract：ThispaperintroducesthecharacteristicsofsynchronouscontrolinDual-sideLinearMotorH—typestage，b

3、uildsitskineticmodel，usingSimMechanicsandappliesthefuzzylogictoduallinearmotorpositionservoaxestocounteracttheinfluenceofme·chanicalcouplingandreducethedual-driverdisplacementerror．Keywords：linearmotor；H-typestage；synchronizationcontrol动平台可以提供强大的推力，可以有效避免单边驱动带来0引言的运动滞后和机械振荡¨，其结构如图1所示。平台

4、基座采用结构刚度大、平整度高的花岗岩材料；横梁采用lT直线电机驱动的H型工作台因其具有大的行程范围程陶瓷等轻质、高刚度材料，两端分别与两个相互平行的和高的定位精度而被广泛应用于半导体光刻、微型机械等直线电机的动子连接，实现方向的双边同步驱动；Y向领域。在实际应用过程中，由于H型运动平台的组件不直线电机的定子安装在横梁上，动子与滑块固接，实现Y是对称结构，且在制造与安装过程中存在误差，以及工作方向的运动。过程中存在的不确定性扰动等因素的影响，导致即使两个完全相同的直线电机和伺服系统，最终也不能保证横梁两端的同步运动。机械强耦合将导致横梁扭转，无法保证运动精度，甚至使结构

5、或驱动元件受到损坏”J，因此，实现质心驱动的高精度同步控制是此类平台的控制重点和难点。针对H型双边驱动运动平台建立相应动力学模型，设计双边同步控制系统，使用两台相同的直线电机以保证系统具有高速动态同步响应能力，使用并联控制与模糊逻辑反馈相结合的方法来消除机械耦合的影响，力求减小双边同步控制的误差。图1H型运动平台结构1H型运动平台结构及建模1．2运动平台建模建立精确的H型双边驱动机构运动模型是研究同步1．1运动平台结构简介控制的基础，目前针对平面三自由度H型运动平台的建直线电机驱动的直线运动系统比传统的“旋转电机+模主要有两种方式，一是通过拉格朗日方法建立系统多刚丝杠

6、”直线运动系统具有更高的动态性能和传动精度，代体动力学方程；二是直接为运动平台建立双输入双表着直线驱动技术的发展方向。本文研究的H型运动平输出的力到位移的传递函数J，这两种方法的缺陷是建台用于扫描光刻机的粗动台，期望同步驱动过程中横梁的模过程复杂，且只能建立两个单轴直线电机驱动的单自由最大扭转角度误差小于9Ourad。双边直线驱动的H型运作者简介：罗品奎(19一)·158·http：∥ZZHD．chinajourna1．net．cnE-mail：ZZHD@chainajouma1．net．cn《机械制造与自动化》·电气与自动化·罗品奎，等·双直线电机驱动的H型运动平台

7、同步控制研究度模型，不能体现双边驱动过程中机械耦合的影响，更不的驱动力，在仿真过程中横梁和滑块在推力作用下运动，能达到对质心偏移导致的同步运动误差的观测要求。准确地模拟了H型运动平台的工作过程，为研究双边同使用Matlab／SimMechanics建立H型双直线电机驱动步驱动奠定了基础。的—Y一三自由度运动平台的机械结构建模，它能够将表1建模仿真参数双直线的驱动控制和运动过程中的耦合完全体现出来。结构参数数值单位SimMechanics提供可以直接在Simulink环境下使用的模横梁、滑块质量m15，5kg块集合，它可以对各种运动副连接的刚体进行建模