LabVIEW精密光学平台的设计与控制方法研究(2)
2.2.4 光栅位移传感器 18
2.3硬件平台的实现 19
3.平台控制 20
3.1控制算法研究 20
3.1.1增量式PID控制 20
3.1.2变速积分式PID控制器 22
3.1.3神经网络PID控制 23
3.2软件设计 26
3.2.1 LabVIEW软件设计 26
3.2.2系统主界面 27
3.2.3系统检测外设界面 27
3.2.4系统手动控制界面 28
3.2.5系统自动控制界面 30
4 实验结果及误差分析 32
4.1系统无负载 32
4.2定位平台负载实验 33
4.2.1 5kg负载实验 33
4.2.2 10kg负载实验 35
4.2.3 15kg负载实验 36
4.3误差分析 36
4.3.1 随机误差 37
4.3.2 系统误差 37
4.3.3 粗大误差 38
4.3.4重复定位精度误差 38
结 论 41
致 谢 43
参 考 文 献 44
附录A 增量式PID控制 LabVIEW算法核心图 46
附录B 系统无算法控制 LabVIEW算法核心图 46
1 绪论
定位微小零器件是精密仪器设备的重要组成部分，是科技快速发展的的重要支柱。精密光学平台是微小零器件生产及定位的关键部分，精密光学平台使得微小零器件具有稳定性、可移动性的作业环境，以保证微零件的精度要求。
1.1 课题研究的背景及意义
精密定位系统的加工和控制是量测这个国家整体制造技术的标准，随着科技的发展，精密定位技术在国防军事、基础工业等领域都有广泛的应用前景。精密定位系统，可以满足集成电路光刻技术、光纤对接技术、生物医学工程、超精加工和微装配等精度要求很高和环境要求很苛刻的领域[1]，可以突破尺度定位精度的技术瓶颈，促进我国相关行业的技术发展，因此，对于所使用定位系统的控制精度，人们也有了更高的要求，目前，各领域要求的定位精度多为微米级甚至纳米级[2]。
随着科技与生产的发展，各种复杂零件的生产和检测都需要高精度的定位。精密二文平台是可以在X、Y平面上进行高精度定位的工作台，是完成元件位置的定位及测量的重要设备。随着时代的发展，人们对平台有了更高的要求，这需要定位系统具有精度高、自动化、智能化、效率高、稳定性好的完成既定的工作。精密定位平台在微机电系统、纳米制造、微电子、纳米电子、航空航天及生物工程等需精密定位领域发挥着至关重要的作用，精密定位平台是一种以精密机械制造为基础，综合运用电子技术、计算机技术、光栅及激光技术、电机技术等先进技术的先进设备，一直是各国研究人员科研的热点[3]。
精密运动定位平台的制造和控制对社会的发展和进步至关重要，可以说，没有精密定位平台，微小元件的制造将会寸步难行。因此精密定位平台的设计与控制已成为制造平台的重大问题之一。为使精密定位平台达到微米定位精度，必须对其驱动与运动控制算法进行深入的探讨[4]。本文针对电机驱动精密定位平台的特点，设计了微米级光学定位平台系统，并对系统特性进行分析及实验，这对驱动控制技术的深入研究对二文精密定位平台的发展具有重要的现实意义。
1.2 国内外定位平台技术研究现状
1.3 本课题研究意义及主要研究内容