[发明专利]重心驱动并联XY运动平台及其控制系统

说明书

本发明提供了一种重心驱动并联XY运动平台及其控制系统。控制系统包括Y轴第一电机控制器、Y轴第二电机控制器、X轴电机控制器、同步控制器和力学控制器，所述同步控制器用于输出同步控制信号，以实现所述Y轴第一电机和Y轴第二电机的运动同步；所述力学控制器用于计算各电机的目标输出力，使得各电机的输出力的合力通过所述XY运动平台的重心并且指向所述XY运动平台的目标位置。所述重心驱动并联XY运动平台包括XY运动平台、驱动系统、检测系统和本发明的控制系统。本发明通过电机的同步控制和输出力控制，确保各电机驱动力的合力通过运动平台重心并指向目标位置，平衡了运动平台的扭转，降低了运动平台的振动，提高了其响应效率与速度。

技术领域

本发明涉及平面驱动精确定位设备控制系统领域，尤其涉及一种重心驱动并联XY运动平台及其控制系统。

背景技术

随着集成电路以及芯片封装的快速发展，对XY运动平台的定位精度、快速响应能力以及运行效率提出了更高的要求。重心驱动并联XY运动平台在多铰链结构并联XY运动平台的基础上引入重心驱动技术，保证驱动力的合力始终通过运动平台的重心位置，驱动力的合力方向始终为运动平台目标移动方向，可以有效提升运动平台的响应速度与效率，并降低运动过程中的振动。

为了保证驱动力的合力始终通过运动平台的重心位置，驱动力的合力方向应始终为运动平台目标移动位置方向，驱动电机必须同步控制。然而并联XY运动平台中驱动力的作用位置会随着运动平台的移动发生变化，而且多个驱动力作用于同一运动平台，无法通过光栅尺反馈运动平台的扭转变形，导致运动平台响应速度慢、效率低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种重心驱动并联XY运动平台的控制系统和一种重心驱动并联XY运动平台，旨在对基于重心驱动原理的并联XY运动平台进行多电机同步控制，实现运动平台运动过程中扭矩的平衡，以提高运动平台响应速度与效率。

本发明的重心驱动并联XY运动平台的控制系统包括：Y轴第一电机控制器、Y轴第二电机控制器、X轴电机控制器、同步控制器和力学控制器，其中，所述Y轴第一电机控制器用于控制所述XY运动平台的Y轴第一电机；所述Y轴第二电机控制器用于控制所述XY运动平台的Y轴第二电机；所述X轴电机控制器用于控制所述XY运动平台的X轴电机；所述同步控制器用于向所述Y轴第一电机控制器和所述Y轴第二电机控制器输出同步控制信号，以实现所述Y轴第一电机和Y轴第二电机的运动同步；所述力学控制器用于基于所述XY运动平台的Y轴目标位置、Y轴实际位置、X轴目标位置、X轴实际位置和所述XY运动平台所受的扭矩，计算所述Y轴第一电机、所述Y轴第二电机和所述X轴电机的目标输出力，使得所述Y轴第一电机、所述Y轴第二电机和所述X轴电机的输出力的合力通过所述XY运动平台的重心并且指向所述XY运动平台的目标位置。

优选地，所述同步控制器包括耦合同步控制模块和姿态解耦模块，其中，所述姿态解耦模块用于基于所述XY运动平台的Y轴目标位置、Y轴实际位置、X轴目标位置和X轴实际位置计算所述XY运动平台的偏转误差；所述耦合同步控制模块用于根据所述偏转误差和所述XY运动平台沿Y轴方向的位置误差向所述Y轴第一电机控制器和所述Y轴第二电机控制器输出同步控制信号，以实现所述Y轴第一电机和Y轴第二电机的运动同步。

优选地，所述同步控制器还包括偏转增益模块，所述偏转增益模块用于对所述姿态解耦模块输出的偏转误差施加偏转增益，并将施加偏转增益后的偏转误差输送至所述耦合同步控制模块。

优选地，所述偏转误差包括所述XY运动平台的重心偏移量和重心扭转角度。