一種宏微復(fù)合運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)切換方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了本發(fā)明提出的一種宏微復(fù)合運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)切換方法。即在宏平臺(tái)接近終點(diǎn)進(jìn)行減速的過(guò)程，即提前啟動(dòng)微平臺(tái)，通過(guò)微平臺(tái)實(shí)現(xiàn)精密定位，同時(shí)宏、微平臺(tái)也達(dá)到穩(wěn)定。該方法將根據(jù)宏、微平臺(tái)的結(jié)構(gòu)及動(dòng)態(tài)特性，確定切換的振幅閾值，并確定相應(yīng)的切換時(shí)刻，當(dāng)宏平臺(tái)減速過(guò)程中達(dá)到切換條件時(shí)，則進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的切換，啟動(dòng)微平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)絕對(duì)光柵實(shí)現(xiàn)微平臺(tái)的閉環(huán)控制，最終達(dá)到平臺(tái)的定位精度要求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種宏微復(fù)合運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)切換方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)電及自動(dòng)化【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及的是ー種宏微復(fù)合運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)切換方法。
【背景技術(shù)】
[0002]宏微復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)包括宏動(dòng)和微動(dòng)兩部分，其中宏運(yùn)動(dòng)用于實(shí)現(xiàn)高速大行程運(yùn)動(dòng)，一般由伺服電機(jī)或直線電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、和光柵組成；微運(yùn)動(dòng)用于實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的精密定位，一般由微結(jié)構(gòu)、壓電陶瓷、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器、和光柵組成。平臺(tái)的最終位移輸出為兩個(gè)運(yùn)動(dòng)位移的合成，分別為宏平臺(tái)的高速大行程運(yùn)動(dòng)和微動(dòng)平臺(tái)的壓電陶瓷伸縮致動(dòng)組成。
[0003]目前關(guān)于宏微復(fù)合運(yùn)動(dòng)的研究大多還集中在平臺(tái)的結(jié)構(gòu)方面，對(duì)于兩級(jí)運(yùn)動(dòng)間的切換方法研究則較為欠缺，通常采用的是靜態(tài)切換方法，即:在宏運(yùn)動(dòng)行程結(jié)束并穩(wěn)定后才啟動(dòng)微運(yùn)動(dòng)，以保證平臺(tái)的定位精度。這種方法可以保證微平臺(tái)運(yùn)動(dòng)不受宏平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的影響，可在宏平臺(tái)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定條件下實(shí)現(xiàn)微平臺(tái)的精密定位，但不能滿足高頻啟停、高速運(yùn)動(dòng)條件下高精度定位的運(yùn)動(dòng)要求。另ー種方法則是采用微運(yùn)動(dòng)的行程作為切換閾值S，一旦宏運(yùn)動(dòng)的行程達(dá)到了運(yùn)動(dòng)行程L- 6，則切換運(yùn)動(dòng)。該方法的問(wèn)題在于:未考慮高速宏運(yùn)動(dòng)過(guò)程的振動(dòng)對(duì)微運(yùn)動(dòng)的影響，無(wú)法保證平臺(tái)的高精度定位。
[0004]宏微復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)主要用于實(shí)現(xiàn)制造裝備的高速、大行程、高精度的運(yùn)動(dòng)需求。目前關(guān)于宏微復(fù)合運(yùn)動(dòng)的研究大多還集中在平 臺(tái)的結(jié)構(gòu)方面，對(duì)于兩級(jí)運(yùn)動(dòng)間的切換方法還只是采用簡(jiǎn)單的靜態(tài)切換方式，即在宏平臺(tái)減速穩(wěn)定后再啟動(dòng)微平臺(tái)的定位方式。其問(wèn)題在于:兩級(jí)運(yùn)動(dòng)間沒(méi)有重疊，耗時(shí)較長(zhǎng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高速、頻繁啟停的運(yùn)動(dòng)要求。另ー種方法則是采用微運(yùn)動(dòng)的行程作為切換閾值S，一旦宏運(yùn)動(dòng)的行程達(dá)到了運(yùn)動(dòng)行程L-S，則切換運(yùn)動(dòng)。該方法的問(wèn)題在于:未考慮高速宏運(yùn)動(dòng)過(guò)程的振動(dòng)對(duì)微運(yùn)動(dòng)的影響，無(wú)法保證平臺(tái)的高精度定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了滿足制造裝備，尤其是電子制造裝備對(duì)高速高加速度條件下精密定位的運(yùn)動(dòng)需求，解決聞速聞加速運(yùn)動(dòng)與聞精度定位的矛盾，最大限度地提聞制造裝備的性能指標(biāo)及生產(chǎn)效率，本發(fā)明提出了一種適于高速、大行程、高精度運(yùn)動(dòng)需求的宏微復(fù)合運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)切換方法。該方法能夠基于平臺(tái)結(jié)構(gòu)及動(dòng)態(tài)性能，確定切換的振幅閾值及相應(yīng)的切換時(shí)刻，在平臺(tái)減速運(yùn)動(dòng)的最優(yōu)時(shí)刻啟動(dòng)微平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，在最短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的精密定位。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]一種宏微復(fù)合運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)切換方法，當(dāng)平臺(tái)的振動(dòng)幅值小于等于預(yù)先確定的振幅閾值△時(shí)，宏微運(yùn)動(dòng)的切換信號(hào)反饋到上位機(jī)，由上位機(jī)發(fā)出運(yùn)動(dòng)切換指令，啟動(dòng)微平臺(tái)的小行程運(yùn)動(dòng)，通過(guò)絕對(duì)光柵信號(hào)閉環(huán)反饋實(shí)現(xiàn)精密定位，同時(shí)實(shí)現(xiàn)宏平臺(tái)的穩(wěn)定；
[0008]宏平臺(tái)的振動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間為，微平臺(tái)的振動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間為t_，微平臺(tái)在宏平臺(tái)減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的某ー時(shí)刻啟動(dòng)，該延時(shí)時(shí)間為tA，對(duì)應(yīng)于該時(shí)間的宏平臺(tái)的振動(dòng)幅值為A，該幅值是為根據(jù)超調(diào)量進(jìn)行了歸ー化的量。根據(jù)二階系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)，在穩(wěn)定過(guò)程中，X0(t)的取值應(yīng)滿足不等式(I)時(shí)所需要的時(shí)間，稱(chēng)t為調(diào)整時(shí)間，即穩(wěn)定時(shí)間；不等式為:
[0009]|X(|(t)-x0( ) I ≤ A ? x0( ) (t ≥ tA) (I)
[0010]式中，A是給定的振幅閾值，即運(yùn)動(dòng)超調(diào)量，進(jìn)行歸一化處理后，其變化范圍在0與I之間:
[0011]將脈沖響應(yīng)函數(shù)代入式子(I)有:
[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種宏微復(fù)合運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)切換方法，其特征在干，當(dāng)平臺(tái)的振動(dòng)幅值小于等于預(yù)先確定的振幅閾值△時(shí)，宏微運(yùn)動(dòng)的切換信號(hào)反饋到上位機(jī)，由上位機(jī)發(fā)出運(yùn)動(dòng)切換指令，啟動(dòng)微平臺(tái)的小行程運(yùn)動(dòng)，通過(guò)絕對(duì)光柵信號(hào)閉環(huán)反饋實(shí)現(xiàn)精密定位，同時(shí)實(shí)現(xiàn)宏平臺(tái)的穩(wěn)定; 宏平臺(tái)的振動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間為，微平臺(tái)的振動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間為t_，微平臺(tái)在宏平臺(tái)減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的某ー時(shí)刻啟動(dòng)，該延時(shí)時(shí)間為tA，對(duì)應(yīng)于該時(shí)間的宏平臺(tái)的振動(dòng)幅值為△，該幅值是為根據(jù)超調(diào)量進(jìn)行了歸ー化的量。根據(jù)二階系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)，在穩(wěn)定過(guò)程中，X(l(t)的取值應(yīng)滿足不等式(I)時(shí)所需要的時(shí)間，稱(chēng)t為調(diào)整時(shí)間，即穩(wěn)定時(shí)間；不等式為:
【文檔編號(hào)】G05B13/04GK103558861SQ201310494673
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】高健, 何偉宏, 姜永軍, 楊志軍, 吳小洪, 陳新, 劉冠峰, 李澤湘 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)