音圈電機驅動與控制-同茂電機

       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中。現代磁盤驅動器、光盤驅動器以及一些高精度的定位系統執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中,控制目標是運動機構的位置。由于執行結構和受控對象.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行機構,往往很難使伺服系統的穩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校正網絡來改善平臺的運動性能,利用積分環節對穩定性進行改 善,微分環節對動態性能進行改善,同時減小系統的控制誤差.

 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來直接控制音圈電機的運動參數,因此有必要編制一套交互性好的軟件系統。由于VB語言編程簡單、界面友好,因此精密定位系統控制軟件采用VB進行程序設計;通過vB自帶的 Mscomm控件實現在LAC一1驅動器和計算COM口的通訊功能。整個軟件系統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”根據系統負載大小,通過查表來完成PID參數的整定;“直線運動”選擇運動模式、參數、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;“過程控制”對系統的運動位置進行實時監控,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的定位平臺的設計測試表明,所研制的精 密定位系統達到長行程、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、神網絡等)來進行運動補償,是下一步研究的重點。