对振动特性未知的载物台进行高速 高精度定位

由KaijiSato教授(丰桥工业大学机械工程系机器人与机电一体化实验室)领导的研究小组揭示了一种轻松设计10nm量级超精密定位控制系统的方法，即使运动机构的动态模型和模型参数以及安装它的机器底座未知。

该设计方法为控制系统提供了NCTF控制器，该控制器可以补偿未知的非线性特性，包括摩擦特性，并以高速和高精度到达目标位置，以及振动抑制补偿器，可以快速补偿高速行驶引起的未知振动特性。它的设计很简单，无需控制系统设计或机械性能信息方面的专业知识即可进行设计。

在机床和半导体制造设备等工业机械中，机构的定位精度和高速响应是影响设备性能的基本和重要特征。然而，随着所需的精度越来越高，由机构及其放置的机器底座引起的微观动态特性(以前没有问题)变得有问题。

高速响应会产生很大的反作用力，从而激发机构的每个部分。主动阻尼装置的使用和硬件改进可有效抑制微振动，但限制了应用范围并增加了成本。使用使用详细机械性能信息的控制器也是有效的，但它需要更多的劳动力和时间，并且必须要求专家进行调整。

因此，研究人员提出了一种有效抑制振动并实现超精密定位的方法，该方法按原样使用硬件，无需事先提供机械性能信息，并通过简单的控制器设计和调整。

控制系统由佐藤教授提出的标称特性轨迹跟随(NCTF)和带通滤波器和差分补偿器组成的振动抑制补偿器组成，并按顺序确定。补偿器的作用很简单，因为需要调整的变量很少，而且在没有专业知识的情况下很容易确定。

前者可以通过为给定输入信号合并开环响应波形并逐步调整两个增益来设计。后者通过依次确定两个增益来完成。由此产生的控制系统即使对于具有明显的非线性特性(如摩擦特性)的机构也能实现超精确定位。后者也可以与其他控制系统结合使用。实验验证了所提控制系统设计方法的有效性。

工业机械对高加速度、高速度和提高精度的需求日益增加，因此在开发高性能工业机械时，这是一个重要问题。这项研究是由希望利用他的大学实验室在现实世界中的见解的佐藤开司教授和希望与大学合作解决问题的NEOMAX工程学共同进行的。本文展示了原始目标的实现情况和基本结果。

在本文中，调整了控制系统以抑制两种具有不同性质的振动。还有一些场景是发生许多不同频率的振动，要抑制的振动标准不同的场景，以及振动性质不同的场景。研究人员希望增加他们可以处理的场景数量，并最终揭示如何全面解决这些问题。

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！