[发明专利]线性运动平台的控制设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种线性运动平台的控制设备，并且更特别地涉及一种用于通过将滤波器的截止(cut-off)频率和阻尼(damping)率映射到线性运动平台的驱动位置来消除线性运动平台的随着其驱动位置变化的固有振荡频率的控制设备。

背景技术

当控制线性运动平台时，它固有地进行导致不稳定操作和不合需要的振荡响应的振荡运动。

从而，在这种情况下，通常进行频率响应的分析以确定振荡的类型、频率以及振幅，根据振荡的所述类型、频率以及振幅设计适合的滤波器以便消除线性运动平台的固有振荡运动，从而使它稳定并且提高控制响应的能力。滤波器通常被设计成具有单一截止频率，而不管线性运动平台的位置如何。

然而，线性运动平台的固有振荡根据线性运动平台的类型和结构随着线性运动平台的驱动位置而变化。具体地，线性运动平台的固有振荡频率根据单轴平台的工作/装配/摩擦特性而随着滑块的位置而变化，并且附加地随着滑块沿着用于X-Y平台的两个轴的位置而变化。

图1图示了随着线性运动平台的位置变化的谐振频率的示例，其中“(a)”表示在堆叠式X-Y平台中的X和Y坐标(0mm, 0mm)处Y轴的频率响应，并且“(b)”表示在堆叠式X-Y平台中的X和Y坐标(225mm, 300mm)处Y轴的频率响应。

假设线性运动平台的装配或工作的程度根据其驱动位置而大大地偏离，或者假设线性运动平台具有两个或更多个彼此连接的轴，则固有振荡频率和振幅随着平台的驱动位置而变化，如图1中所示。

因此，在采用滤波器的单一代表性截止频率的传统系统中，滤波器不能够在线性运动平台的整个操作范围上适当地执行其功能，并且因此在某些情况下发生被放大以使线性运动系统不稳定的不稳定频率，对此而言滤波器不能够被应用。

图2图示了通过随着线性运动平台的位置而变化的谐振频率控制响应的示例，其中“(a)”表示在堆叠式X-Y平台中的X和Y坐标(0mm, 0mm)处Y轴的控制响应，并且“(b)”表示在堆叠式X-Y平台中的X和Y坐标(225mm, 300mm)处Y轴的控制响应。

假设固有振荡频率和振幅随着平台的驱动位置而变化，如图1中所示，则具有固定截止频率和固定振幅的滤波器不能够在平台的整个操作范围之上适当地执行其滤波功能，导致与振荡分量混合的控制响应，如图2中所示。

发明内容

[本发明的目的]

本发明的目的是提供用于改变截止频率和阻尼率以便使随着线性运动平台的驱动位置而变化的固有振荡频率衰减的装置。

[用于实现本发明的目的的装置]

根据本发明的实施例，提供了线性运动平台的控制设备。所述线性运动平台包括：第一滤波器，其用于对从线性运动平台的线性编码器接收到的信号的频率进行滤波；加法器，其用于将表示命令位置的输入信号和第一滤波器的输出信号的负值相加；控制器，其用于基于加法器的输出信号来生成用于控制线性运动平台的控制信号；以及第二滤波器，其用于对控制信号的频率进行滤波，其中第一和第二滤波器的输入终端中的每一个具有用于存储根据线性运动平台的驱动位置测量的截止频率和阻尼率的校正表，从而应用所述校正表以便根据线性运动平台的驱动位置来确定第一和第二滤波器的截止频率和阻尼率。

如果所述线性运动平台被置于驱动位置的两个相邻位置之间，则第一和第二滤波器中的每一个滤波器的截止频率和阻尼率通过在相邻驱动位置之一的截止频率和阻尼率与相邻驱动位置中的另一个的截止频率和阻尼率之间进行内插而获得，内插方法是线性内插、拉格朗日多项式(Lagrange’s polynomial)内插、内维尔递归(Neville's recursive)方法、牛顿多项式(Newton’s polynomial)内插、样条(spline)内插等中的一个。

参考附图在以下描述中更详细地说明本发明的另外的方面和特征以及其优点。

[本发明的效果]

根据本发明，通过将滤波器的截止频率和阻尼率映射到线性运动平台的驱动位置来消除线性运动平台的随着其驱动位置变化的固有振荡频率，产生以下优点：

首先，一致的稳定频率响应特性被确保，而不管线性运动平台的驱动位置如何。

其次，一致的控制响应被确保而不管线性运动平台的驱动位置如何。

第三，通过消除线性运动平台的不稳定频率分量而确保改进的控制响应。

第四，线性运动平台的结构的设计是更简化的且更方便的。

附图说明

图1图示了随着线性运动平台的位置而变化的谐振频率的示例；