合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院 测量理论与精密仪器安徽省重点实验室, 安徽合肥230009
微位移工作台是实现高精度定位的关键部件,传统的工作台自由度少且分辨力不高,不能满足应用需求,因此提出一种六自由度高精度微位移工作台结构方案并验证了其性能。在整体结构上采用“串并联混合驱动”的方式和中空结构,将六个自由度的运动合理地分布在平动层,转动层和支撑层三层结构中,并设计开发了工作台的运动控制系统以及一套可搭配使用的运动控制软件。实验结果表明,X,Y,Z轴线位移分别优于20,20和37 μm,角位移行程分别优于39″,33″和27″;线位移分辨力均优于0.7 nm,角位移分辨力均优于0.1″。所提出的六自由度微位移工作台相比于传统工作台具有自由度多、极高分辨力等优点,有望在超精密加工,微电子制造等领域中获得广泛的应用。
微动工作台 亚纳米分辨力 六自由度 运动控制系统 micro-driving stage resolution with sub-nano 6-DOF motion control system 光学 精密工程
2023, 31(13): 1933
哈尔滨工业大学超精密仪器技术及智能化工信部重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001
对于步进扫描投影光刻机,掩模台和工件台的同步伺服性能将直接影响整机技术指标。掩模台和工件台是典型的六自由度超精密运动台,在耦合动力学、复杂内外部干扰条件下兼顾高动态和超精密运动是其核心控制难题,研究和发展面向集成电路光刻的超精密运动台控制技术对于实现高端光刻机国产化具有重要意义。本文首先阐述高端光刻机对超精密运动台的伺服性能需求以及实现这些需求所面临的技术挑战,然后从解耦控制、反馈控制、前馈控制、协同控制和轨迹生成五个方面回顾光刻机超精密运动台控制相关研究成果与最新进展,并对其现存的问题和发展方向进行评述。
光刻机 多自由度运动台 超精密运动控制 激光与光电子学进展
2022, 59(9): 0922013
江苏科技大学电子信息学院,江苏 镇江 212003
无人机与无人艇组成空水作业系统,可以大幅度提高系统完成作业的能力和效率,因此对旋翼无人机在运动无人艇上自主降落控制进行了研究。无人机基于通信获取的无人艇的运动信息和自身的GPS信息,配合视觉算法对降落标识进行识别和定位的计算结果信息实现对无人艇的位置跟踪。无人机根据获取的无人艇的姿态信息进行姿态跟踪后保持对无人艇的位置姿态跟踪并执行无人机自主降落操作。搭建了四旋翼无人机和无人艇组成的空水系统进行实验,结果表明,该系统能够可靠地完成无人机自主降落过程中各个阶段的任务,验证了系统的可行性。
自主降落 旋翼无人机 运动控制 视觉引导 autonomous landing rotor drone motion control visual guidance
1 南京航空航天大学, a.自动化学院
2 b.江苏省物联网与控制技术重点实验室, 南京 210016
针对经典基于避碰、速度一致和聚集(SAC)原则的多智能体系统运动控制算法边界振荡和无法实现分群运动的问题, 提出一种注意力跟随机制与改进拟态物理法(F-IAP)相结合的运动控制算法。算法将经典SAC算法的速度一致区和聚集区相融合, 根据距离与速度调节引力系数来改变拟态物理力的作用, 解决了SAC算法边界振荡问题, 实现了多智能体系统的聚集运动、速度一致以及障碍环境下的群体避障。根据神经科学中生物注意力的特点, 选择直接感知到环境刺激的智能体作为跟随对象, 并与IAP算法相结合, 实现多目标环境中多智能体系统分群运动。最后通过仿真验证算法的可行性与性能的优越性。
多智能体 注意力跟随机制 拟态物理法 分群 运动控制 multi-agent attention-following mechanism artificial physics fission motion control
63963部队车载武器系统研究室, 北京 100071
基于CORTEX M4主控芯片GD32F450I, 通过采用三次多项式方式, 完成千分度云台的路径规划, 从而减小运动中的冲击和振动, 提高云台的运动精度。采用基于位置环和速度环的双环控制算法, 快速控制千分度云台的位置运动精度。针对千分度云台的俯仰运动, 还需要通过脉动差值补偿方式, 有效消除负载力矩引起的齿隙误差, 从而使得千分度云台控制精度达到 0.004°(方位)和0.006°(俯仰)的要求。
千分度云台 路径规划 运动控制 齿隙误差 位置补偿 kilometer precision PTZ path planning motion control backlash error position compensation
1 上海理工大学 机械学院,上海 200093
2 中国工程物理研究院 机械制造工艺研究所,四川 绵阳 621900
为了实现高精度光学非球面元件超精密抛光加工的需要,设计了光学非球面磁性复合流体抛光运动控制算法。通过分析光学非球面磁性复合流体抛光加工原理,建立抛光头在加工过程中相对非球面表面的位态变换关系,采用D-H法建立抛光试验台运动学模型,求解抛光过程中抛光头位姿量,运用逆向运动学求解方法计算试验台运动量;开展工艺实验,对该运动控制算法进行验证。实验结果表明,所设计的抛光运动控制算法能够准确指导光学非球面元件抛光加工。
光学非球面 磁性复合流体抛光 运动控制算法 运动学建模 D-H法 aspheric magnetic components magnetic compound fluid polishing motion control algorithm kinematic modeling D-H method
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
磁场点测台是加速器领域测量磁铁和波荡器等磁元件的主要设备之一, 其需要在快速精确的控制系统支持下工作。中国工程物理研究院应用电子学研究所近期搭建了一套磁场点测台, 并基于通用运动控制器(UMAC), 设计开发了该磁场点测台的控制系统。系统采用了上位机工控机和下位机UMAC两级计算机控制的层级结构, 可以充分发挥其各自优势: 下位机UMAC可以快速、精确地控制电机动作, 因此下位机程序负责控制六轴运动平台以go-stop模式运动; 上位机工控机数据处理和存储能力强, 因此上位机人机交互界面负责收集、记录和显示磁场数据, 并负责设定磁场测量参数和监控运行状态。两级计算机动作的同时性通过触发信号来保证。
磁场点测台 通用运动控制器 控制系统 magnetic field measurement bench universal motion controller control system 强激光与粒子束
2018, 30(12): 125102
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
为满足空间望远镜在轨主动光学控制需求, 需要精密调整次镜相对于主镜的六自由度位姿, 为此, 针对6-PSS Stewart平台构型的次镜精密调整机构, 设计完成了基于并联机器人关节空间方法的运动控制系统。以DSP和FPGA为核心处理器, 编码器为反馈元件, 集成电机三相桥为驱动元件, 设计完成了次镜六自由度调整机构的运动控制电路。基于次镜调整机构的顶层逆运动学模型和底层连杆控制系统, 设计完成了次镜六自由度调整机构的运动控制算法, 该方法参数易于调整, 利于工程实现, 满足空间运动机构高可靠性调整需求。试验结果表明, 该运动控制系统能够满足全行程内0.7 ?滋m(位移)和3"(角度)运动调整精度需求, 能够满足空间望远镜主动光学调整任务。
空间望远镜 Stewart平台 逆运动学模型 运动控制 主动光学 space camera Stewart platform inverse kinematics model motion control active optics 红外与激光工程
2018, 47(7): 0718007