АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕЦИЗИОННЫМИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ НАУЧНОЙ АППАРАТУРЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ ТОЧНОСТЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ НА СУБМИКРОННОМ УРОВНЕ : научное издание
Библиографическое описание:АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕЦИЗИОННЫМИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ НАУЧНОЙ АППАРАТУРЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ ТОЧНОСТЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ НА СУБМИКРОННОМ УРОВНЕ : научное издание / С. А. Харитонов [и др.]. - Текст : непосредственный // Электропитание. - 2021. - № 2. - С. 40-54. - ISSN 2541-8882.
Аннотация:Статья посвящена системному решению комплекса научно-прикладных задач формирования базовых основ построения и проектирования прецизионных электромеханических систем позиционирования с цифровым программным управлением для обеспечения высокоточных линейных и угловых перемещений оптики, образцов, детекторов и другого научного оборудования с желаемыми статическими и динамическими характеристиками.Комплекс задач предложено разделить на 3 группы:задачи обеспечения субмикронных поступательных перемещений элементов конструкций в условиях вакуума и нагрева путем контролируемого преобразования вращательного движения в поступательное;задачи проектирования электродвигателя, обеспечивающего высокую степень статической точности позиционирования угловых перемещений;задачи синтеза алгоритма векторного управления следяще-позиционным сервоприводом с гарантированной погрешностью углового поворота, находящегося в диапазоне ±1,5 угловые минуты.Задачу обеспечения субмикронных линейных перемещений элементов конструкций в условиях сверхвысокого вакуума и значительного температурного дрейфа параметров предложено решать с использованием установленных в сильфонные компенсаторы прецизионных винтовых пар скольжения, резьбовая часть которых находится в атмосфере, что исключает высокие значения сил трения. В свою очередь непосредственная установка термопар на рабочем органе позволяет косвенным путем учесть влияние теплового расширения на положение перемещаемого объекта вследствие действия радиационной нагрузки.Выбор в качестве основного источника механического движения синхронной машины с возбуждением от постоянных магнитов (СДПМ) обоснован необходимостью обеспечения высокой управляемости и плавности хода в совокупности с низким значением активных потерь в электрической машине. Практическое применение абсолютного энкодера на валу СДПМ позволяет создать прецизионный сервопривод, который при использовании алгоритма векторного управления обеспечивает заданную статическую точность угла поворота гайки прецизионной винтовой пары, а также гарантированную погрешность линейных перемещений элементов конструкций оптики, образцов, детекторов и другого научного оборудования в диапазоне ±30 нм.
This paper is devoted to a comprehensive solution of scientific and applied problems related to the design of precision electromechanical positioning systems with digital control, which provide highprecision linear and angular positioning of optical elements, samples, detectors and other scientific equipment with the desired static and dynamic characteristics.Three groups of tasks were identified:translational displacements with sub-micrometer precision of structural elements under vacuum with heating by means of a controlled transformation of rotary motion into translational motion;designing an electric motor that provides a high degree of steady positioning accuracy of angular displacements;the vector control design for the position servo drive with a guaranteed error of angular rotation, which is in the range of ±1.5 angular minutes.It is proposed to solve the problem of sub-micrometer linear displacements in ultrahigh vacuumwith significant temperature drift using precision screw sliding pairs installed in bellows expansion joints, the threaded part of which is in the atmosphere, which excludes high values of friction forces. The thermocouples welded to the shutters allows indirectly to take into account the effect of thermal expansion on the position of the moving object.A permanent-magnet synchronous motor (PMSM) is chosen as the main source of mechanical motion due to its high controllability and smooth running in conjunction with a low value of active losses in the electric machine. Application of an absolute encoder on the PMSM shaft with vector control allows designing a precision servo drive, which provides a desired steady accuracy of the angle of a precision screw pair, as well as a demanded error in linear displacements of optical structural elements, samples, detectors and other scientific equipment in the range of ±30 nm.
Издательство:Ассоциация разработчиков, изготовителей и потребителей средств электропитания «Электропитание», Москва
Источник:Электропитание
Выпуск:№ 2
Номера страниц:40-54
Держатель оригинала документа:Институт ядерной физики имени Г. И. Будкера Сибирского отделения РАН, Новосибирский государственный технический университет
Количество экземпляров:
Твёрдая копия издания отсутствует в фонде библиотеки
