高精密工作台伺服驱动环节的设计与研究

由图９可以得到不加模拟驱动环节时系统阶跃输入的时域响应指标如下：

延迟时间：４０ｍｓ 上升时间：６０ｍｓ

峰值时间：１００ｍｓ 超调量：２５％

稳态误差：１５％

可见，在不加模拟驱动环节、直接用ＤＳＰ闭环控制时，精密工作台的低速响应已经达到了一定的快速性和稳定性。但是用于母盘刻录时，工作台的稳定性则需进一步提高。

４．２ 加模拟驱动环节

在工作台控制系统中采用带有速度环、ＰＩ校正和线性功放的模拟驱动环节驱动电机运动，进行ＤＳＰ数字控制器开环及闭环实验。

４．２．１ ＤＳＰ开环实验

使用模拟驱动环节后，实验测得在ＤＳＰ数字控制器开环时，系统在０．２Ｖ电压下已经能够产生较连续的响应了，如图１０所示。可见系统灵敏性有所提高。

４．２．２ ＤＳＰ闭环实验

加上该模拟驱动环节后，对系统进行ＤＳＰ数字控制器的闭环实验，仍然指定工作台以２０μｍ／ｓ的低速运动。图１１中，（ａ）为速度响应曲线，（ｂ）为位移响应曲线，（ｃ）为位移响应曲线局部放大图。

由图１１（ａ）和图１１（ｃ）可知，系统的延迟时间为２０ｍｓ，其中１０ｍｓ为死区时间。可见加上该模拟驱动环节后系统的延时减少。

由图１１可以得到加模拟驱动环节后的系统阶跃输入的时域响应指标如下：

延迟时间：２０ｍｓ 上升时间：３０ｍｓ

峰值时间：６０ｍｓ 超调量：７．５％

稳态误差：７．５％

图11 加驱动环工作台闭环阶跃响应

    比较实验结果可以看出，加模拟驱动环节后，精密工作台系统的灵敏度大幅提高，且系统的低速稳定性能提高一倍。但速度曲线仍存在波动，这主要有两方面的原因：一是机械传动系统精度影响了工作台的稳速精度；二是工作台位移检测光栅分辨率有限，直接影响了采样点之间位移增量的测量精度。

母盘刻录机的进给工作台除要求有高的定位精度外，还要求能连续运动，并且在低速（约３０μｍ／ｓ）下具有良好的速度稳定性，稳态误差小于１０％。速度越低，伺服工作台运动的条件就越恶劣，对伺服控制系统的要求就越高，保证速度稳定性的难度就越大。由实验结果和分析可以看出，在ＤＳＰ数字控制系统中采用模拟驱动环节后，工作台的低速响应性能有明显的提高，不但提高了响应的快速性，而且稳态误差也减小，速度变化范围在７．５％之内。伺服驱动性能的提高有利于保证母盘刻录的精度。