高精密工作台伺服驱动环节的设计与研究

高精密工作台伺服驱动环节的设计与研究高精密工作台伺服驱动环节的设计与研究摘要:研究并设计了应用于母盘刻录机的高精密工作台伺服驱动环节。在基于DSP数字闭环控制器的基础上,通过理论建模、程序仿真和实验验证,对驱动环节进行了优化设计。在驱动环节中采用了模拟速度环、PI校正环节和线性功放,使工作台在低速下有较快的响应和较小的稳态误差。实验结果表明,使用驱动环节后的伺服控制系统有利于提高母盘的刻录精度。关键词:母盘刻录精密工作台驱动环节速度环PI校正随着社会的发展,信息的存储量越来越大,光盘信息存储技术也在不断飞速发展,因而对母盘制造精度提出了更高的要求。目前,光盘国家工程研究中心利用高速数字信号处理器(DSP),采用数字闭环控制原理和传统伺服电机驱动方式,实现了高精度工作台的连续大行程运动。其微位移定位精度为±50nm,宏位移定位精度优于±150nm,可以满足母盘刻录直线进给工作台的连续变速和±50nm控制精度的要求。在此基础上,本文研究并设计了工作台的模拟驱动环节,以提高控制系统低速响应的稳定性和快速性。1系统总体结构母盘刻录系统直线进给工作台的底座固定在隔振大理石台上,底座上安装了带高精度滚珠的V型槽作为运动导轨。工作台经蜗轮蜗杆和小螺距精密丝杠两级减速,通过直流伺服电机进行驱动。母盘刻录系统采用恒线速刻录方式,聚焦光斑相对于母盘的理想运动是沿着以母盘圆心为中心的等线距阿基米德螺旋线以恒定线速度由内向外运动的,该运动由母盘的高速转动和刻录光学头的径向直线进给合成得到。该精密工作台用于母盘刻录的正常工作速度约为30μm/s,采用上述大减速比的机械传动系统不可避免地存在传动误差。因此要实现精密定位,必须采用全闭环控制系统,直接检测工作台位置并针对位置误差进行伺服控制。工作台的控制系统总体结构如图1所示