音圈電機是一種將電信號轉換成直線位移的直流伺服電機.它基于安培力原理,即通電線圈放在磁場中產生力,力的大小與施加在線圈上的電流成正比。音圈電機在理論上有無限分辨率、無滯后、高響應、高加速度、高速度、體積小且力特性好、控制方便等一系列優(yōu)點,使它更適用于要求高加速度、高頻激勵、快速和高精度定位的控制系統(tǒng)中。現(xiàn)代磁盤驅動器、光盤驅動器以及一些高精度的定位系統(tǒng)執(zhí)行機構都采用音圈電機來驅動。

      在音圈電機組成的伺服系統(tǒng)中,控制目標是運動機構的位置。由于執(zhí)行結構和受控對象.慣性的存在簡單地將目標值(平臺預期位置)減去反饋回來的被控量(平臺實際位置)而形成的誤差信息作為控制信號驅動執(zhí)行機構,往往很難使伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性快速性和準確性達到要求,因此必須通過校正來改善伺服性能。所以引人PID校正網(wǎng)絡來改善平臺的運動性能,利用積分環(huán)節(jié)對穩(wěn)定性進行改 善,微分環(huán)節(jié)對動態(tài)性能進行改善,同時減小系統(tǒng)的控制誤差.

 控制軟件編制

        對一般使用者來說,需要一個可視化的軟件系統(tǒng)來直接控制音圈電機的運動參數(shù),因此有必要編制一套交互性好的軟件系統(tǒng)。由于VB語言編程簡單、界面友好,因此精密定位系統(tǒng)控制軟件采用VB進行程序設計;通過vB自帶的 Mscomm控件實現(xiàn)在LAC一1驅動器和計算COM口的通訊功能。整個軟件系統(tǒng)采用模塊化結構進行設計,其中“電機準備”完成音圈電機運動前的相關準備工作,包括加電、清空程序等;“加載質量”根據(jù)系統(tǒng)負載大小,通過查表來完成PID參數(shù)的整定;“直線運動”選擇運動模式、參數(shù)、運動方向和距離大小;“往復運動”設定運動速度、加速度、幅值大 小及往復次數(shù);“過程控制”對系統(tǒng)的運動位置進行實時監(jiān)控,并能夠隨時中止運動過程。

        本文分析了一種基于音圈電機驅動的精密定位系統(tǒng)的定位平臺的設計測試表明,所研制的精 密定位系統(tǒng)達到長行程、高精度、快響應的要求,滿足了微光學陣列的快刀加工應用。對于具體的快刀加工過程中,系統(tǒng)在高頻運動下的運動精度問題,以及應用其它控制方法(如模糊、神網(wǎng)絡等)來進行運動補償,是下一步研究的重點。