基于音圈电机伺服控制的应用研究

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DSP和ARM的音圈电机伺服控制系统设计

DSP和ARM的音圈电机伺服控制系统设计于地下金属矿设备精确定位与智能导航项目，拟通过二维激光定位和导航基站对地下金属矿设备进行精确定位和导航，音圈电机用于二维基站俯仰方向激光的定位和扫描。

系统除了要完成音圈电机的驱动控制，还需要完成水平方向电机的位置环控制算法，并与地下金属矿设备(以下简称上位机)之间进行以太网数据交换。

课题中，音圈电机的型号为VARS0022032～00A，主要参数如下：总行程为32°，最大输出转矩为0.22 N-m，最大电流为1.4 A，最大电压为15.5 V。

TMS320F28335 是32 位浮点型数字处理器，指令周期约为6.67 ns，适合复杂高速的计算。

STM32F107 是意法半导体的互联型系列微控制器产品，集成了很多高性能工业标准接口。

其中，包括两个12 位A/D(模数)转换器、1 个以太网10/100 Mbps MAC 模块、3 个SPI 接口。

系统中DSP 主要完成系统初始化、位置控制算法，ARM 主要完成PWM 波产生、A/D 采集控制、电流环计算、以太网通信、电机限位和过流保护，以及DSP 之间的数据交换等。

从DSP 的角度，ARM 可以看做是其协处理器。

系统控制功能划分图如图2 所示。

2.2 ARM 功能设计根据2.1 节中的功能划分，来介绍ARM 部分功能模块的设计。

2.2.1 PWM 模块设计STM320F107 具有一个16 位的可产生电机控制PWM 波的定时器，能设置死区时间，同时还能进行急停处理，因此采用STM320F107 定时器模块的增减计数器、比较寄存器和比较器来实现PWM 波的产生。

为了防止功率驱动电路中上下管直通造成电源短路，可以通过配置定时器模块的死区寄存器，在PWM信号中加入死区，使同相的上下桥臂驱动信号错开一个死区时间，防止功率器。

音圈电机研究及应用综述

第４４卷第８期
２１０１年
８月
徽＇机Ｉ｝
ＭＩＣＲＯＭＯＴＯＲＳ
Ｖ０．４．Ｎｏ８１４．Ａｕｇ２１．０１
音圈电机研究及应用综述
兴连国，周惠兴，侯书林，曹荣敏
（国农业大学，北京中１０８）００３
摘
要：音圈电机是特种直线电机，是一种将电能直接转化为直线或者圆弧运动机械能而不需要任何中间转换机构
的传动装置，其工作原理与扬声器的音圈类似。音圈电机具有体积小、重量轻、高加速度、高速度、快速响应、推力均匀等优良性能。介绍了音固电机的设计与选用的理论基础，并阐述了音圈电机的技术工作原理、结构形式、设计方案、控制方法和热平衡分析。给出了音圈电机的设计计算方法，并对音圈电机的应用场合进行了详细介绍。
关键词：音圈电机；控制方法；设计方法；热平衡分析；应用中图分类号：Ｔ５．Ｍ３９９文献标志码：Ａ文章编号：１０．８８２１）８０８ —６０１６４（０１０．０２０
ＲｅｅｒｈａｄＡｐｐｉａｉｎｆＶｏｃｉＭｏｏｓａｃｎｌｃｔｏｏｉｅＣｏｌｔｒ
机，因为原理与扬声器类似而得名。其工作原理为：
音圈电机是一种特殊形式的直接驱动电机，其
通电线圈（体）导在磁场中会产生力，力的大小与施加在线圈上的电流成比例。基于此原理制造的音圈

音圈电机驱动的快刀伺服系统建模与性能分析

维普资讯
国防科技大学学报
第３卷第１０期
ＪＩＮＩＯＡＩＮＬＵＩＥＳＹＯＤ￣ＥＳ０Ａ。ＦＮＴＯＡＮＶＲＩＦ］ＮＥⅡ ㈣ＴＹ
１Ｇ０Ｙ
Ｖ１３ｏ１２ｏｏ．０Ｎ．０８
Ｆｓ￣ｓｍｗｒｓｉ曲ｒｏｔｎ０ｃｔｇｃｕａｙｎｉｒｐｎｅａｄｉｃｒａｔｓａｔｅｄｇｅｉｔｌｎａｏＴｔｏｋｔＫｅｌｉ，ｄｏａｎｃｒｄｈｅｏｓ，ｎａｓｆｉｖｅｆｏｉｆｔｏｌｅｗｈｓｕｏｌｉａｃａ曲ｓｔＩｃａｆｅｎｄｃｏｏｓｔ
现复杂面形，结构零件的高效加工，分析了快刀伺服加工方式的特点，设计并研制了音圈电机驱动的快刀伺服系统；基于动力学和电磁学分析，建立了快刀伺服系统的传递函数模型，并对控制方法进行了设计；在此基础上，通过实验对快刀伺服系统进行了性能测试，实验结果表明本文所研制的快刀伺服系统具有较ｎｌｒ．ｆＤｅｓＴｃｎｌｙｎａｏａＵｄ０ｄｎｅｅｈｏｇ，ＱｌＩＩ１０３０ｌＩｉｖｏａｇｍ４０７，ｉａｒｓＴ）
ｃ：ｈｐｌａｏｃｐｓｏｏｌｘｓａｅａｄｓ】ｕｅｕｉｒｅｏｉｇｍｃｉｅ．ＴｅｐｏｌｍｍｔｈｓｎｔｔＴｅａｐｉｔｎｓｏｅｆｃｍｐｅｈｐｎ￡ｃｒｎｔａｅｂｃｍｎｕｈｗｄｒｈｒｂｅｉｆｅｅｕｉｃｉｎｔｓｓｌｔｓｉＩｐｓａｄｍｉｒｔｃｕ￣．Ｉｒｅｃ￣ｐｅｒｐｎｉｉｈｅｉ￣ｎｓｌｅｎｃｉｓｕｔｒａｏｎｒｎｏｄｒｏｍａｈｏｒｌｘｆｍａｓｗｔｈｇｆｄｔｎｏｈ，ｈｈｒｃｅｉｃｆｆｔｔｅｃａａｔｒｓｏａ￣ｓ

音圈电机原理及应用

音圈电机的原理及应用音圈电机(Voice Coil Motor)是一种特殊形式的直接驱动电机。

具有结构简单、体积小、高速、高加速、响应快等特性。

近年来，随着对高速、高精度定位系统性能要求的提高和音圈电机技术的迅速发展，音圈电机不仅被广泛用在磁盘、激光唱片定位等精密定位系统中，在许多不同形式的高加速、高频激励上也得到广泛应用。

如：光学系统中透镜的定位、机械工具的多坐标定位平台、医学装置中精密电子管、真空管控制等。

本文将系统讨论音圈电机的工作原理、结构及其应用场合。

1. 音圈电机的工作原理1.1 磁学原理音圈电机的工作原理是依据安培力原理，即通电导体放在磁场中，就会产生力F，力的大小取决于磁场强弱B、电流I、以及磁场和电流的方向(见图1)。

如果共有长度为L的N根导线放在磁场中，则作用在导线上的力可表示为kNBIL F (1)式中k为常数。

由图1可知，力的方向是电流方向和磁场向量的函数，是二者的相互作用，如果磁场和导线长度为常量，则产生的力与输入电流成比例，在最简单的音圈电机结构形式中，直线音圈电机就是位于径向电磁场内的一个管状线圈绕组(见图2)，铁磁圆筒内部是由永久磁铁产生的磁场，这样的布置可使贴在线圈上的磁体具有相同的极性，铁磁材料的内芯配置在线圈轴向中心线上，与永久磁体的一端相连，用来形成磁回路。

当给线圈通电时，根据安培力原理，它受到磁场作用，在线圈和磁体之间产生沿轴线方向的力，通电线圈两端电压的极性决定力的方向。

将圆形管状直线音圈电机展开，两端弯曲成圆弧，就成为旋转音圈电机。

旋转音圈电机力的产生方式与直线音圈电机类似，只是旋转音圈电机力是沿着弧形圆周方向产生的，输出转矩见图3。

1.2电子学原理音圈电机是单相两极装置。

给线圈施加电压则在线圈里产生电流，进而在线圈上产生与电流成比例的力，使线圈在气隙内沿轴向运动，通过线圈的电流方向决定其运动方向。

当线圈在磁场内运动时，会在线圈内产生与线圈运动速度、磁场强度、和导线长度成比例的电压(即感应电动势)。

基于音圈电机的检测应用

基于音圈电机的检测应用摘要：本文在深入了解音圈电机的结构、特点及工作原理的同时，通过借鉴直流电机运动方式和控制方式，采用双线圈的结构，使得电机可以在X和Z轴两个方向做直线运动；通过借鉴直流电机的控制方法，实现控制、驱动和运动一体化，采用了电流、位置、速度三环及分段控制技术，使其能够在较小空间内进行X和Z轴双轴高精度运动。

关键词：音圈电机；双轴运动；测力机构；电机驱动1 引言音圈电机（Voice Coil Actuator）是一种特殊形式的直接驱动电机，能将电能直接转化成直线运动机械能而不需要任何中间转化机构的传动装置。

其原理是：在均匀气隙磁场中放入绕组线圈，绕组线圈通电产生电磁力带动负载作直线往复运动，改变电流的强弱和极性，就可以改变电磁力的大小和方向{1}。

其结构简单、体积小、噪声低、加速度大（超20倍的重力加速度）、响应速度快（毫秒级）、精度高（可达1～5μm）{1}，与传统机械传动方式比较，降低了生产成本，提高了机组的运动精度，提高了机械效率，改善了机械的综合性能{2}。

近年来，随着音圈电机技术的迅速发展，音圈电机被广泛应用在精密定位系统和许多不同形式的高加速、高频激励、快速和高精度定位运动系统中{3}。

如：引线键合机、点胶机、IC（集成电路）检测机、光刻机、PCB钻孔机、晶圆的取放及元件检测等多种半导体封装设备中{4}。

2 音圈电机基础原理2.1基础结构音圈电机是基于洛伦兹力设计的一种电机，它可以将电能直接转化成机械能而无需任何传动装置。

其主要组成部分有永磁体和线圈绕组，简图如图1所示图1音圈电机运动结构简图其工作原理为：线圈绕组通电后产生电流，在永磁体产生的磁场的作用下，产生洛伦兹力，即电磁力F，电磁力推动线圈绕组沿直线方向运动，从而产生直线型推力，力的大小取决去磁场强度大小B，电流大小I，力的方向取决于去磁场以及电流方向。

若L为切割磁感线的绕组线圈在磁场中的有效长度，N为绕组线圈的匝数，则作用于线圈上的力为：（1）式中K为常数。

基于模糊PID的直线音圈电机位置控制系统的研究

惯性力和摩擦力的作用，这些力的同时作用，会产生一个动态平以二者作为输入量，二者通过模糊推理输出ＡＫＰ、ＡＫＩ、△ＫＤ，它们
衡状态，依据这个动态平衡状态，直线音圈电机的力平衡方程可作为ＰＩＤ调节器的参数调整量，ＰＩＤ调节器对积分参数Ｋ．、比例
图直线音圈电机系统控制框图
２＿２模糊ＰＩＤ控制器的设计ＰＩＤ在许多方面存在缺陷，初始误差很大，容易引起超调；
误差的微分信号的产生只能近似实现，误差ｅ（ｔ）＝ｘ（ｔ）一ｙ（ｔ）按经典意义通常不可微，限制了ＰＩＤ控制器的使用范围；ＰＩＤ控制中的误差积分反馈降低了闭环系统响应速度，增加振荡频率，产生控制量饱和；ＰＩＤ控制器给出的控制量是误差的线性组合，不
运动，同时，线圈运动切割磁感线，又产生了反电动势，反电动势可以表示为：
ｅ，，＝ＢＬｖ
Байду номын сангаас（１）
式中，ｅ为反电动势，Ｂ为磁感应强度，Ｌ为线圈长度，ｖ为线圈切割磁感线速度。
依据基尔霍夫电压定律，直线音圈电机的电平衡方程可以写作［２］：
关键词：直线音圈电机，模糊ＰＩＤ，位置控制

扁平直线音圈电机伺服控制系统设计

+
−
0
Fd m

阻力 Fd 的组成比较复杂，包括因安装结构造成的与位置
成非线性关系的阻力，以及各种随机的外力抖动干扰，这些
因素也会对系统的跟踪性能造成影响。在设计控制器时，需
要将参数摄动和外力扰动的影响尽可能降低，保证系统的跟
踪性能。
2 鲁棒跟踪控制方法
在实际应用中，对于机械抖动信号无法事先知道，使参考输入不易预知，因此抖动信号虽然可测，却无法包含在广义系统的线性模型中。本文将抖动信号用外部扰动来等效，将跟踪问题转化为标准 H∞ 控制问题，并通过鲁棒 H∞ 控制器
Abstract: For the servo system of linear motion in narrow space, this paper designs a flat-section linear voice coil motor, and adopts a robust tracking control strategy to equivalent the jitter signal to a bounded disturbance, through the state feedback controller of the generalized system. Overcome the influence of uncertain disturbances and ensure the robustness of the system. The simulation results show that the servo system and control method can accurately track the input signal, and reduce the influence of disturbance and parameter variation on system performance, and effectively improve the servo performance and robustness. Keywords: Linear voice coil motor; servo control; robust control

音圈电机伺服驱动器与运动机构设计

图1 音圈电机的三维结构图图2 音圈伺服电机控制原理图2.2 电机驱动电路设计音圈电机伺服系统采用PWM方式调速立元件晶体管或者MOS管来搭建H己搭建的H桥电路不够稳定，发热量大H桥组件LMD18200[10]，STM32输出的过H桥集成芯片LMD18200放大，进一步控制音圈电机的运动在本系统中，通过STM32F103VCT6信号包括PWM信号、DIR信号和BRANKE信号。

如图4所示为LMD18200的原理图。

3 音圈电机的控制策略“控制”可以定义为一个系统中一个或多个输出量产生影响的结果，其特征是开环作用路径，即控制链路。

“调节”是在一个系统中，对被调节量连续不断地进行检测，与基准量进行比较，并从与基准量平衡补偿的意义上对该被调量产生影响的过程，其特征是闭环作用路径，即调节回路。

音圈电机伺服控制采用两闭环控制，内环为速度流环，外环为位置环。

如图所示。

3.1 音圈电机速度环驱动器速度环以位置为调整目标，时刻检测音圈电机的位置信息，进而调整速度。

因为现实中电机准确定位，用固定占空比控制会导致电机速度随着负载的变化而变化。

选用MicroE 公司的光栅尺作为反馈回路的反馈传感器。

MicroEMTE系列微型读数头，增强型的分辨率0.5μm，标准型的分辨率为1μm。

对速度反馈量做PID算法占空比可以实现速度闭环。

如图6。

图3 STM32F103VCT6引脚图图4 LM18200T驱动原理图图5 控制回路结构原理图图6 速度环方框图图7 阶跃信号的响应曲线图8 速度曲线和位置曲线图9 速度和位置变化曲线6674ELECTRONIC ENGINEERING & PRODUCT WORLD2016.1的电量，就得到传送给输出的电荷量。

图 3 显示，输出超级电容器用 Midé V25W 换能器充电至 3.6V 。

输出超级电容器充电至 3.6V 大约需要 3300 秒时间。

图2 Midé V25W 给 18µF 输入电容充电，在 208ms 时间内从 4.48V 充电至 5.92V 图3 Midé 25W 给输出超级电容器充电至 3.6V图4 Midé 25W 使输出电容器从 2.5V 充电至 3.6V 图5 当振动源关断时，输出超级电容器放电。

音圈电机力控制

本论文属于
保密□，在______年解密后适用本授权书。不保密□。
（请在以上方框内打“√”）
学位论文作者签名：日期：年月日
指导教师签名：日期：年月
华中科技大学硕士学位论文
1 绪论
1.1 课题来源
本课题得到以下项目的资助： ● 国家重点基础研究发展计划（973）项目子课题“电子制造中的混合约束数字建模与产品缺陷诊断机理”，批准号：2003CB716207。 ● 国家高技术研究发展计划（863）项目“RFID 标签封装设备开发与生产”，批准号： 2006AA04A110。 ● 国家杰出青年基金项目 “数控技术与数字制造”，批准号：50625516。
而国内虽然有几家企业和科研机构从事相关设备的研制，但是尚不能满足实际生产的要求。研制具有自主产权的 RFID 封装设备，打破国外公司对此类技术的垄断，不仅可以在 RFID 芯片封装产业占据一席之地，摆脱半导体产业长期受制于人的窘境，而且可以大大降低国内广大的 RFID 应用企业在生产设备方面的成本，提高企业的竞争力。
The function of voice coil motor in the flip chip process is to complete three movements: pick, orient and place. In the first two movements, the patch head which is fixed on the shaft of voice coil motor do not need to press the chip, so the control method is mainly position control. The method how to use Turbo PMAC to realize its position control is discussed, and the model of Turbo PMAC controller is established to simulate the result. Considering the movement is repeatable, the iterative learning control method is proposed to improve its precision, and the simulated result shows it works.

音圈电机位置伺服系统电流驱动器的两种设计方法研究

ａｌｉｒｗｅｅｕｅ．Ｔｅｔｒｉｇｍｅｈｄｒｏａｅｈｏｇｈｘｅｉｎａｉｎａｄｓｍｕａｉｎｍｐｉｅｒｓｄｆｈｗｏｄｖｎｔｏｓｗｅｅｃｍｐｒｄｔｒｕｈｔｅｅｐｒｉｍｅｔｔｎｉｌｔ．ｏｏＴｅｒｓｌｈｗｔａ，ｔｅｄｖｒｗｉｈｉａｈｅｅｙＰＭｈｐｅｏｔｌｓｓｉｂｅｆｒｌｃｔｎｔａｋｎｈｅｕｔｓｏｈｔｈｒｅｈｃｓｃｉｖｄｂＷｓｉｃｏｐｒｃｎｒｕｔｌｏａｉｒｃｉｇｏｉａｏｏ
ＲｅｅｒｈｏｗｏＤｒｖｎＭｅｈｄｆＶｏｃｉＭｏｏｏｉｉｎＳｒｏＳｓｅｓａｃｎＴｉｅｔｏｓｏｉｅＣｏｌｔｒＰｓｔｏｅｖｙｔｍ
ＬＩＬｙ，ＬＵｌ，ＷＵｎｘｎｇｉｉＩＬｉｉＨｏｇｉ
第４４卷第１期１
２１正０１
蕨粕
ＭＩＣＲＯＭＯＴＲＳＯ
Ｖ０．４．Ｎｏ１１４．１
ＮＯ．０ｌ１Ｖ２
ｌ月１
音圈电机位置伺服系统电流驱动器的两种设计方法研究
李立毅，刘丽丽，吴红星
（哈尔滨工业大学电磁与电子技术研究所，哈尔滨
摘
１００）５０１
要：分析音圈电机数学模型的基础上，在Ｍｔｂ的Ｓｍｌｋ环境中建立了音圈电机位置伺服系统的仿真模型，ａｌａｉｕｉｎ

一种基于pwm的音圈电机改进控制方法

一种基于pwm的音圈电机改进控制方法
基于PWM的音圈电机改进控制方法可以考虑以下几个方面:
1. 控制模式的优化:传统的音圈电机控制模式通常是通过PID 控制器来调整电机转速和转矩,但是这种控制方式存在一些问题,如误判、响应速度慢等。

因此,可以通过优化控制模式来提高电机控制的准确性和效率。

例如,将电机的控制模式分为积分控制和微分控制两种模式,可以根据实际需要选择合适的控制模式。

2. 控制频率的优化:PWM控制频率越高,电机的转速控制精度越高。

但是,如果控制频率过高,电机的启动力矩会降低,同时会增加电机的能耗。

因此,可以通过优化控制频率来提高电机的控制效率和稳定性。

例如,可以使用自适应控制算法来确定最佳的控制频率,或者通过调整控制周期来平衡电机的启动力和运行效率。

3. 控制精度的优化:传统的音圈电机控制方式通常是通过PID 控制器来调整电机转速和转矩,但是这种控制方式存在一个问题,即电机的转速和转矩波动较大。

因此,可以通过优化控制算法来提高电机的控制精度和稳定性。

例如,可以使用模糊控制算法来优化电机控制策略,减少电机的非线性运动。

4. 控制效率的优化:电机的控制效率直接影响电机的能耗和性
能。

因此,可以通过优化控制算法来提高电机的控制效率和稳定性,同时减少电机的能耗。

例如,可以使用模糊控制算法来优化电机控制策略,同时可以通过优化PWM占空比来控制电机的运行效率。

基于PWM的音圈电机改进控制方法需要根据具体情况进行优化设计,以达到更好的控制效果和性能。

基于音圈电机X—Y精密定位平台的控制系统设计

能力等优点。
关键词：音圈电机；Ｘ— Ｙ精密定位平台；实时ＤＦＴ算法；高精密定位；Ｈ鲁棒控制
中图分类号：ＴＨ１６；ＴＧ６５；ＴＰ２７３文献标识码：Ａ
ＤｅｓｉｇｎｏｆＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＸ－ＹＰｒｅｃｉｓｉｏｎＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＧａｎｔｒｙＤｒｉｖｅｎｂｙＶｏｉｃｅＣｏｉｌＭｏｔｏｒ
文章编号：１００１ — ２２６５（２Ｏ１３）０９— ００７３— ０４
基于音圈电机ｘ — Ｙ精密定位平台的控制系统设计术
冷同同，靳东，刘博峰
（１．山东大学机械工程学院，济南２５００６１；２．上海交通大学机械与动力工程学院，上海２００２４０）
第９期２０１３年９月
组合机床与自动化加工技术
ＭｏｄｕｌａｒＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆ＡｕｔｏｍａｔｉｃＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅ
ＮＯ．９
Ｓｅｐ．２０１３
ｓｙｓｔｅｍｉｄｅｎｔｉｉｃｆａｔｉｏｎｕｓｉｎｇａｒｅａｌ — ｔｉｍｅｏｎｌｉｎｅＤＦＴａｌｇｏｉｔｒｈｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒｏｂｔａｉｎｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．Ｗｉｔｈｔｈｅｓｙｓｔｅｍｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｍｉｘｅｄｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏｄｅｓｉｇｎａＨｒｏｂｕｓｔｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｔｈｅｒｏｂｕｓｔｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｈａｓｂｅｔｔｅｒｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓａｇａｉｎｓｔｔｈｅｍｏｄｅｌｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓａｎｄｅｘｔｅｒｎａｌｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｆｏｒｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｏｆｔｈｅｓｅｒｖｏｇａｎｔｙｒｓｙｓｔｅｍｉｓｖｅｒｉｉｅｆｄｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓａｎｄｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔｓ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈａｔｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＸ— Ｙ

基于dsPACE的直线音圈电机模糊PID控制研究

基于dsPACE的直线音圈电机模糊PID控制研究罗定辉;徐聪;张超龙【摘要】针对直线音圈电机在运动过程中受负载扰动等非线性因素的影响时,常规PID控制参数不能在线整定难以满足系统性能指标要求,提出了模糊PID参数自整定位置控制策略.结合实验室dsPACE的硬件配置,在MATLAB/Simulink中设计了平均值滤波和可调占空比双路互补PWM波发生子系统.仿真和实验结果表明,基于dsPACE直线音圈电机控制系统设计合理,能快速实现控制算法的验证.与常规PID 控制相比,模糊PID参数自整定控制具有更好的电机响应性能,对负载扰动有良好的鲁棒性.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2018(040)004【总页数】5页(P38-42)【关键词】dsPACE;直线音圈电机;模糊PID;位置伺服控制【作者】罗定辉;徐聪;张超龙【作者单位】中南大学机电工程学院,长沙410083;中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,长沙410083;中南大学机电工程学院,长沙410083;中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,长沙410083;中南大学机电工程学院,长沙410083;中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TP2730 引言随着3C（计算机Computer，通信 Communication，消费类电子产品Consumer electronics）产业的大发展，市场对精密制造、微系系制造等先进制造技术的需求日益增大。

电机作为精密制造的驱动设备，高速度、高精度、小尺寸已成为发展趋势。

音圈电机因其结构类似于喇叭的音圈而得名，通电线圈在磁场中受安培力作用产生运动[1]。

直线音圈电机是音圈电机运动形式的一种，其具有结构简单、加速度大、响应快、精度高、体积紧凑以及惯量小等特性，因此广泛应用于精密制造设备中[2]。

1965年L.A.Zadeh首次提出了模糊集合的概念，随后，文献[3～5]等对模糊控制的结构从数学上展开研究。

基于音圈电机驱动的快速定位系统设计及关键技术研究

四、实验及结果分析为验证音圈电机驱动快速定位系统的定位精度和稳定性，本次演示设计了一系列实验。实验结果表明，该系统具有较高的定位精度和稳定性。具体实验数据和结果分析如下：
1、定位精度测试实验通过对比音圈电机驱动快速定位系统与传统的步进电机驱动系统的定位精度，实验结果表明音圈电机驱动系统的定位精度更高，误差更小。
研究现状
1、理论分析：音圈电机的理论研究主要涉及电磁场、力学、热学等多个领域。近年来，研究者们通过数值模拟和实验研究相结合的方式，对音圈电机的电磁特性、机械性能、热性能等方面进行了深入研究。
2、制作工艺：音圈电机的制作工艺主要包括线圈绕制、磁体装配、机械加工等环节。随着技术的发展，一些新型的工艺方法，如激光焊接、真空镀膜等也在音圈电机的制作中得到了应用。
3、电路设计
电路设计主要是指对驱动器、步进电机及控制器之间进行接线和布局的过程。在电路设计过程中，需要考虑电路的稳定性、安全性和抗干扰能力等因素。此外，还需要为电路元件留出适当的散热空间，以保证整个驱动系统的稳定运行。
步进电机驱动系统性能测试
为确保步。以下是几种常见的性能测试方法：
一、引言随着科技的不断发展，各种机械系统和电子产品对定位精度的要求越来越高。音圈电机驱动的快速定位系统作为一种新型的高精度定位技术，在科研、工业、医疗等领域具有广泛的应用前景。本次演示旨在探讨音圈电机驱动的快速定位系统设计及关键技术，以期为相关领域的研究和实践提供参考。
二、背景及研究现状音圈电机驱动的快速定位系统是近年来发展起来的一种高精度、高速度的定位技术。音圈电机是一种特殊类型的直线电机，具有高响应速度、高精度和高刚度等优点。在快速定位系统中，音圈电机可以实现对运动平台的快速、精确控制。目前，音圈电机驱动的快速定位系统已广泛应用于各种高精度定位场合，如半导体加工、光学仪器、医疗器械等。

基于STM32的音圈电机控制系统设计

《工业控制计算机》2021年第34卷第6期121基于STM32的音圈电机控制系统设计Design of Voice Coil MoPor CosProl SysPem Based on STM32孙俊哲周磊符慧敏万其（南京工程学院自动化学院，江苏南京211167）摘要:作为一款直线电机，音圈电机具有高频响、高精度等特性，能满足高速、高精度定位系统性能的需求。

设计了基于STM32微处理器为控制核心的音圈电机控制系统，利用高开关频率的PWM大幅减小电机运行时的振动、噪音和发热，提高电机精度；对电机的电流反馈系统和速度反馈系统进行控制；加入CAN总线通讯接口，使控制器能够接入分布式控制系统中，能够运用在更多控制场合，拥有更广阔的应用前景遥关键词：STM32曰音圈电机；PWM；PI控制Abstract:As a linear motor,voice coil motor has the characteristics of high frequency ynd high precision,which can meet the requirements of high speed and high precision positioning system performance.In this paper,a voice coil motor control system based on STM32is designed.The high s witching frequency PWM is used to greatly reduce the vibration,noise and heat of the motor during operation and improve the accuracy of the motor.Multi-loop control of current loop and speed loop is realized.Adding CAN bus communication interface,so that the controller can be connected to the distributed control system and used in more control occasions,making it have the broaderpplication prospect.Keywords:VTM32,voice coil motor,PWM,PI control音圈电机是一种特殊形式的直接驱动电机，具有结构简单、体积小、高速、高加速和响应快等特性［1］遥音圈电机直接产生推力，不用考虑中间环节的传递效率、损耗等问题，简化了驱动方式，拥有较高的可靠性和工作效率,并且运动形式可以为直线或者圆弧，故而被广泛地应用于精密定位系统中。

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ｗｉｅｐｌａｉｎｐｏｐｃｉ．Ｔｉａｅｉｔｏｕｅｔｅｏｃｃｉｉｅｒｄａｐｉｔｒｓｅｔｎｃｏｈｓｐｐｒｎｄｃｓｈｖｉｅｏｌｎａｍｏｏ，ｔｅｔｃｕｅｒｌｔｒｈｓｒｔｒｕｃａａｔｒｓｉｓａｄｗｏｋｎｒｎｉｌ，ｅａｏａｅｈｏｃｏｌｍｏｏｅｖｏｔｌｔｃｏｏｎｈｒｃｅｉｔｎｒｉｇｐｉｃｐｅｌｂｒｔｄｔｅｖｉｅｃｉｃｔｒｓｒｏｃｎｒｅｈｌｇａｄｏｎｙｉｔｄｃｄｔｅｖｉｅｃｉｍｏｏａｋｇｎｑｉｍｅｔｎｐａｔａｐｌａｉｎｎｏｕｅｏｃｏｌｔｒｎｐｃａｉｇｅｕｐｎｒｃｉｌｐｉｔ．ｒｈｉｉｃａｃｏ
圈
鬯蚕
星
皇童至鱼窒
基于音圈电机伺服控制的应用研究
石艺楠，靖郝（京中电科电子装备有限公司，京１０７）北北０１６
摘要：着电机控制技术的不断发展，统的伺服电机控制方式已经不能适应高速度、随传高精度
ｐｅｉｏ，ｓｌｖｒｔｎａｄｎｉｔ．ｔｎｈ曲ｓｅｄｉｒｃｓｎｐｏｅｓｇｅｕｐｎａｒｃｓｎｍａｌｉａｉｎｏｓｅｉｉｉｐｅ，ｈｇｐｅｉｏｒｃｓｉｑｉｍｅｔｓｉｂｏｅｃｈｉｎｈ
ｐｓｔｎｏｔｏ，Ｌｉｅｄｉｅｔｒｉｔｒｖｍｏｅｕｔｔｅａｃｌｔｎｆａｌｎｅｍｅｉｔｅｄｄｅｏｈｃｎｅｌｉｏｌａｏｉｔｒｄａｅｒｎｍｉｓｏｉｓａｈｄａｔｇｓｏｉｌｔｕｔｒ，ｆｓｙａｉｅｐｎｅｉｈｓｅｄｉｈｔａｓｓｉｎｌｋ，ｈｓｔｅａｖｎａｅｆｓｎｍｐｅｓｒｃｕｅａｔｄｎｍｃｒｓｏｓ，ｈｇｐｅ，ｈｇ
１
系统由于受自身结构的限制，在进给速度、加速度、快速定位精确等方面都很难有突破性的提高，已无法满足更高的要求。而直线电机是一种将电
实现的。随着运动控制技术的不断发展，这种控制
收稿日期：０１．１１２２０．２
Ｋｅｗｏ￣：ｏｃｏｌｉｅｒｍｏｏ；ｈｅ — ｏｓｓｒｏｃｎｏ；ｉｋａｄｐａｅｔｅｂｄｙｒｖｉｅｃｉ１ａｔｒｔｒｅｌｐｅｖｏｔ１ＰｃｎｌｃｏＶｎｏｒｈ
直线电机出现以前，直线运动是由旋转电机加上某种旋转运动变换成直线运动的转换机构来
ｍｏｏｏｒｏｌｍｅｈｓａｅｂｅｎｕｂｌｏｃｉｖｅｔｅｒｑｒｆｈｉｈｓｅｄｎｄｈｇｒｃｓｏｔｒｃｎｔｔｏｄｈｖｅｎａｅｔａｈｅｈｅｕｉｅｏｇｐｅａｉｈｐｅｉｉｎ
（ｅｉｇＥｅｔｎｃＥｕｐｎｔ，ｅｉｇ１０，ｈｎ）ＢｉｎｌｃｏｉｑｉｊｒｍｅｔｄＢｉｎ０６ＣｉａＬｊ１７
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｌｎｔｈｔｒｃｎｒｌｔｃｎｌｇｎｅｓｎｅｅｏｍｅｔｔｅｔａｉｏａｅｖｏｇｗｉｔｅｍｏｏｏｔｏｅｈｏｏｙｕｃａｉｇｄｖｌｐｎ，ｈｄｔｎｌｓｒｏｈｒｉ
控制运动的要求，而直线电机的直接驱动方式由于取消了一切中间传动环节，有结构简单、具动态响应快、度快、度高、动和噪音小等优点，各类高速、速精振在高精度加工设备中具有广阔的应用前景。介绍了音圈式直线电机的结构特点和工作原理，阐述了音圈电机的伺服控制技术．介并绍了音圈电机在封装设备中的实际应用关键词：音圈式直线电机；三环伺服控制：放机构拾中图分类号：Ｍ３９Ｔ５．４文献标识码：Ｂ文章编号：０４４０（０２０．０７０１０５７２１）２０２．６
ＢａｅｎＶｏｃｉＭｏｏｅｖｎｒｌＳｓｅｓｄｏｉｅＣｏｌｔｒＳｒｏＣｏｔｏｙｔｍＲｅｅｒｈａｄＡｐｌａｉｎｓａｃｎｐｉｔｏｃ
ＳｎａＨＩＹｉｎ，ＨＡＯｉｇＪｎ