一种宏微复合运动的动态切换方法
【专利摘要】本发明公开了本发明提出的一种宏微复合运动的动态切换方法。即在宏平台接近终点进行减速的过程，即提前启动微平台，通过微平台实现精密定位，同时宏、微平台也达到稳定。该方法将根据宏、微平台的结构及动态特性，确定切换的振幅阈值，并确定相应的切换时刻，当宏平台减速过程中达到切换条件时，则进行运动的切换，启动微平台的运动，通过绝对光栅实现微平台的闭环控制，最终达到平台的定位精度要求。
【专利说明】一种宏微复合运动的动态切换方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机电及自动化【技术领域】，尤其涉及的是ー种宏微复合运动的动态切換方法。
【背景技术】
[0002]宏微复合运动平台包括宏动和微动两部分，其中宏运动用于实现高速大行程运动，一般由伺服电机或直线电机、驱动器、和光栅组成；微运动用于实现平台的精密定位，一般由微结构、压电陶瓷、压电陶瓷驱动器、和光栅组成。平台的最終位移输出为两个运动位移的合成，分别为宏平台的高速大行程运动和微动平台的压电陶瓷伸缩致动组成。
[0003]目前关于宏微复合运动的研究大多还集中在平台的结构方面，对于两级运动间的切換方法研究则较为欠缺，通常采用的是静态切換方法，即:在宏运动行程结束并稳定后才启动微运动，以保证平台的定位精度。这种方法可以保证微平台运动不受宏平台运动的影响，可在宏平台运动稳定条件下实现微平台的精密定位，但不能满足高频启停、高速运动条件下高精度定位的运动要求。另ー种方法则是采用微运动的行程作为切换阈值S，一旦宏运动的行程达到了运动行程L- 6，则切換运动。该方法的问题在于:未考虑高速宏运动过程的振动对微运动的影响，无法保证平台的高精度定位。
[0004]宏微复合运动平台主要用于实现制造装备的高速、大行程、高精度的运动需求。目前关于宏微复合运动的研究大多还集中在平 台的结构方面，对于两级运动间的切換方法还只是采用简单的静态切換方式，即在宏平台減速稳定后再启动微平台的定位方式。其问题在于:两级运动间没有重叠，耗时较长，无法实现高速、频繁启停的运动要求。另ー种方法则是采用微运动的行程作为切换阈值S，一旦宏运动的行程达到了运动行程L-S，则切换运动。该方法的问题在于:未考虑高速宏运动过程的振动对微运动的影响，无法保证平台的高精度定位。
【发明内容】
[0005]为了满足制造装备，尤其是电子制造装备对高速高加速度条件下精密定位的运动需求，解决闻速闻加速运动与闻精度定位的矛盾，最大限度地提闻制造装备的性能指标及生产效率，本发明提出了一种适于高速、大行程、高精度运动需求的宏微复合运动动态切换方法。该方法能够基于平台结构及动态性能，确定切換的振幅阈值及相应的切换时刻，在平台減速运动的最优时刻启动微平台的运动，在最短的时间内实现平台的精密定位。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]一种宏微复合运动的动态切换方法，当平台的振动幅值小于等于预先确定的振幅阈值△时，宏微运动的切換信号反馈到上位机，由上位机发出运动切换指令，启动微平台的小行程运动，通过绝对光栅信号闭环反馈实现精密定位，同时实现宏平台的稳定；
[0008]宏平台的振动稳定时间为，微平台的振动稳定时间为t_，微平台在宏平台减速运动过程中的某ー时刻启动，该延时时间为tA，对应于该时间的宏平台的振动幅值为A，该幅值是为根据超调量进行了归ー化的量。根据二阶系统的脉冲响应，在稳定过程中，X0(t)的取值应满足不等式(I)时所需要的时间，称t为调整时间，即稳定时间；不等式为:
[0009]|X(|(t)-x0( ) I ≤ A ? x0( ) (t ≥ tA) (I)
[0010]式中，A是给定的振幅阈值，即运动超调量，进行归一化处理后，其变化范围在0与I之间:
[0011]将脉冲响应函数代入式子(I)有:
[0012]
【权利要求】
1.一种宏微复合运动的动态切换方法，其特征在干，当平台的振动幅值小于等于预先确定的振幅阈值△时，宏微运动的切換信号反馈到上位机，由上位机发出运动切换指令，启动微平台的小行程运动，通过绝对光栅信号闭环反馈实现精密定位，同时实现宏平台的稳定; 宏平台的振动稳定时间为，微平台的振动稳定时间为t_，微平台在宏平台减速运动过程中的某ー时刻启动，该延时时间为tA，对应于该时间的宏平台的振动幅值为△，该幅值是为根据超调量进行了归ー化的量。根据二阶系统的脉冲响应，在稳定过程中，X(l(t)的取值应满足不等式(I)时所需要的时间，称t为调整时间，即稳定时间；不等式为:
【文档编号】G05B13/04GK103558861SQ201310494673
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2013年10月22日
【发明者】高健, 何伟宏, 姜永军, 杨志军, 吴小洪, 陈新, 刘冠峰, 李泽湘 申请人:广东工业大学