IC缺陷检测的直线电机高精度定位控制

论文摘要

高速高精运动控制是电子制造装备的核心技术之一。在IC芯片的封装与检测中,随着芯片尺寸的减小,生产率要求的提高,封装设备的加速度、速度和定位精度要求越来越高。这给运动控制器的设计提出了极大的挑战。本文首先介绍了直线电机和相关控制技术的基本原理、发展历史及其分类,接着介绍了当前应用于永磁同步电机的主要的控制策略,以及本文所采用的控制策略,具体分析了控制框图和所采用的一些控制方法。再接着介绍了IC缺陷检测平台的搭建及XY直线电机平台控制系统的构成。然后利用直线电机的动力学特性建立了基本的数学模型,通过频率响应法对平台的X、Y轴分别做了参数辨识,并研究了该辨识方法的准确性与应用价值。接下来介绍了一种利用重复学习的控制算法,利用重复学习,逐步提高位置控制精度。由于该X-Y定位平台是做重复运动,在相邻的运动周期中,使用重复学习控制算法（Iterative Learning Control——ILC）来调整轨迹命令,而控制器采用级联结构,并在运动过程中控制器结构以及参数保持不变。平台使用级联控制器来抑制干扰,级联控制器的速度环使用PI控制器,位置环采用P控制器,在运动过程中保持不变;结合点到点之间的运动规划,利用A-type ILC调整平台的轨迹命令,以补偿负载惯量和干扰的影响,使得平台跟踪此运动规划,从而实现平台的快速点到点运动,即提出了轨迹调整控制算法。此控制算法适用于设备不允许用户修改控制器结构但可以修改控制器参数和期望运动轨迹的情况,因此,拥有广泛的实际应用潜力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外在该方向的研究现状及分析
• 1.3 直线电机概述
• 1.3.1 直线电机原理及分析
• 1.3.2 直线电机的优缺点
• 1.4 直线电机控制
• 1.5 课题研究的主要内容
• 第2章 高速IC缺陷检测平台的搭建
• 2.1 高速IC缺陷检测平台介绍
• 2.2 高加速X-Y定位平台介绍
• 2.3 运动控制系统
• 2.3.1 直线电机
• 2.3.2 反馈装置
• 2.3.3 运动控制卡
• 2.3.4 驱动器
• 2.4 本章小结
• 第3章 高速检测平台的系统建模与辨识研究
• 3.1 系统建模
• 3.2 系统辨识介绍
• 3.3 系统辨识的方法与步骤
• 3.3.1 辨识输入
• 3.3.2 系统辨识的实验设计
• 3.3.3 频率响应的辨识
• 3.3.4 从频率响应转换为传递函数
• 3.4 系统辨识的实验步骤与实验结果
• 3.5 Bode图校验
• 3.6 本章小结
• 第4章 IC缺陷检测平台的控制器设计与优化
• 4.1 引言
• 4.2 重复学习控制算法（ILC）
• 4.2.1 P-type ILC
• 4.2.2 D-type ILC
• 4.2.3 A-type ILC
• 4.3 控制系统的级联控制结构
• 4.4 轨迹调整控制算法
• 4.5 系统仿真与分析
• 4.6 系统实验
• 4.7 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢