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Aerotech态轨迹强化控制功能 让位移更精确

  • 郑斐文

Aerotech动态轨迹强化控制(Enhanced Tracking Control)功能,可提升点对点定位里位移整定时间,与与降低轮廓运动过程中之追随误差。可用于Aerotech控制器(A3200,Ensemble and Soloist)、Nmark GCL高效能振镜控制器。动态轨迹强化控制与传统比例-积分-微分(PID)控制架构并行工作,且增加伺服机构,用于抵抗外部干扰源所延伸之位置误差的抵抗能力。

在精密定位系统中,轴承对于许多机械动态误差产生极大贡献度。一个简单的库伦摩擦模型对于巨观尺度运动相当足够,但在微米级与更细微的微观尺度,其机械行为更为复杂。许多滚动原件,不同预压与润滑程度,导致所施加力和产生位移之间滞后(hysteretic)关系。简单而言,机械并不会像线性伺服理论预测那样移动。结果为控制器尝试将平台拉到最后位置时,整定时间里出现一段拖尾的位置误差,或者,在机械平台改变运动方向时,产生峰值位置误差。

伺服回路增益的频率响应曲线清楚地表明了轴承摩擦力的影响。理想的响应为高增益值在低频段,经过交越频率再到低增益值高频段。轴承摩擦力在低频段产生一个抑制响应,低回路增益代表对干扰源的响应较慢。动态轨迹强化控制增强了伺服机构低频响应,使动态行为更接近理想的无摩擦系统。

动态轨迹强化控制算法可以直接进行调整,不需要改变现有的PID值。首先应该对系统进行一般调整到好的性能和稳定指标,最好使用回路传输进行量化。动态轨迹强化控制算法要求两个额外参数:比例因子与带宽;自动调机工具用来鉴定比例因子(惯性,马达常数与传感器分辨率),而带宽设定为控制器交越频率的一部分。

提升扫描振镜镜片控制

在现代雷射微加工制程中,扫描振镜控制一直是一个重要课题,如何在最短时间移动对多路径,维持动态轨迹精度,同时具备长时间工作的制程稳定性,是现在雷射产业亟需克服的议题。高速雷射扫振镜的轻质量反射镜片特别容易受到微小干扰力的影响。即使是最高质量的轴承也表现出非线性摩擦行为,这会降低精密定位应用的定位性能。

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