基于LabVIEW和輸入整形算法抑振的氣懸浮平臺(tái)研究.pdf

1、氣懸浮運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在面向玻璃基板的非接觸式傳輸領(lǐng)域以及IC制造高速度高加速度精密加工裝備領(lǐng)域中有廣闊的應(yīng)用前景。氣懸浮運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)主要有無(wú)磨損、壽命長(zhǎng)、無(wú)污染、速度高、摩擦小、精密度高等優(yōu)點(diǎn)。但是，相對(duì)于傳統(tǒng)的線性導(dǎo)軌，氣懸浮導(dǎo)軌承載能力小、支承結(jié)構(gòu)復(fù)雜、氣膜剛度低、阻尼小等因素對(duì)氣懸浮運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)提出了更高的要求，在運(yùn)動(dòng)控制過(guò)程中容易出現(xiàn)殘余振動(dòng)明顯、定位穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)和易受干擾影響等缺點(diǎn)。尤其在高動(dòng)態(tài)（高速度高加速度）工作下產(chǎn)生的殘

2、余振動(dòng)明顯給控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快速精確定位控制帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。如何在高動(dòng)態(tài)工作下快速有效地抑制殘余振動(dòng)影響成為氣懸浮運(yùn)動(dòng)控制的關(guān)鍵問(wèn)題之一。
　　輸入整形算法在柔性機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的殘余振動(dòng)抑制中取得了很好的效果，然而在電機(jī)伺服系統(tǒng)中應(yīng)用還比較少。本文將探索采用輸入整形算法來(lái)抑制此類伺服系統(tǒng)中的殘余振動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)氣懸浮運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)快速精確定位控制。
　　本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)設(shè)計(jì)一種振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，并以氣懸浮平

3、臺(tái)作為研究對(duì)象進(jìn)行試驗(yàn)研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)信號(hào)的采集、顯示、分析、讀取和存儲(chǔ)等功能，為進(jìn)一步利用輸入整形算法抑制氣懸浮運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)殘余振動(dòng)提供可靠數(shù)據(jù)。系統(tǒng)利用LabVIEW強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集功能和Matlab的小波分析工具箱，實(shí)現(xiàn)了對(duì)振動(dòng)信號(hào)的小波去噪，將LabVIEW和Matlab二者結(jié)合起來(lái)進(jìn)行工程實(shí)踐，增強(qiáng)了LabVIEW的處理能力;
　　(2)基于輸入整形設(shè)計(jì)快速抑振控制算法并實(shí)現(xiàn)，詳細(xì)介紹了四種基本的輸入整形和一種改進(jìn)型負(fù)脈沖輸入

4、整形的分析設(shè)計(jì)方法，重點(diǎn)研究了基于有限時(shí)間拉普拉斯變換的輸入整形算法設(shè)計(jì)和基于最小躍度的輸入整形優(yōu)化;
　　(3)搭建軟硬件實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)氣懸浮運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)。硬件設(shè)備主要利用壓電加速度傳感器、信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)等，軟件主要利用LabVIEW進(jìn)行編程，包括信號(hào)采集模塊和處理模塊，將輸入整形模塊作為一種離線算法通過(guò)前饋方式接入基于Matlab/Simulink搭建起的氣懸浮運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)快速精確定位控制器中，重點(diǎn)對(duì)基于有限時(shí)