基于音圈电机的力与位置混合控制系统研究

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随着微电机,传感器及其现代控制技术的发展,电机驱动系统逐渐趋于集成化与精密化,而各种高性能控制系统的推陈出新,也使得音圈电机驱动系统的发展到达了新高度。近几年来,先进PID控制算法在MCU实现上逐渐趋于成熟,且精度与稳定性上表现良好,因此,在产业化的同时稳固了其优势地位。较传统两相直流驱动控制系统相比,音圈电机驱动控制系统在结构上与之相似,因其电机推力波动小,响应快,推力系数恒定,在抗干扰及快速响应方面,采用微分先行方式对扰动加以抑制,并引入前馈控制提高系统抗扰特性,而后以模糊整定PID参数方式保证其控制质量。仿真表明,该控制方式能有效提高控制精度及控制稳定性。本文主要研究卡扣机构的工件安装。并可分为三个工作过程:电机复位、平稳运行、将卡扣工件A与B进行固定。其中,电机复位是为位置标定与往复运动而设计的;而平稳运行则根据速度差异分为快速移动到达设定区域和缓慢移动到达工件表面两个运动过程,两运动过程主要以位置控制为主。在高速进给与低速放置之间采用位置判断切换控制方式,保证系统高效运行。在接触工件表面后,为使其工件无挤压、损坏现象发生,在渐进增大推力的同时,通过位置实时监控达到力位混合控制效果,保证在低速位移持续加力与瞬间高速电机急停操作。实验表明,该控制方式有效的实现了工件快速进给、软着陆及紧固的相关工艺流程。
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