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基于DSP的晶棒粘料定向仪控制系统设计与开发

李正伟  
【摘要】:晶体,由于其良好的光学性能、机械性能、化学性能以及许多特有的性质,在国防、航海、航天、医疗等领域得到了普遍应用。晶体从晶棒到成品需要经过晶棒定向、晶棒粘料、晶棒切割、晶体打磨、制作成品工艺过程。在晶体制作中最重要的工艺就是晶棒定向和晶棒粘料。而在传统工艺流程中,晶棒定向、晶棒粘料是分开在两台设备上进行的。这两台设备分别是晶棒定向仪与晶棒粘料机,分别完成晶棒定向与粘料,这必然会使制作的效率以及晶棒的精度降低,因此开发一台晶棒粘料定向仪设备很有实际意义。本文设计的晶棒粘料定向仪控制系统使用DSPTMS320F28335作为下位机控制器,系统要实现的主要功能为:在晶棒定向工艺中完成对电机的速度、位置的高精度控制,在晶棒粘料过程中使用步进电机实现对X射线装置的载运台的前进、后退控制,粘料台的水平移动、垂直升降控制,以及晶棒夹具的控制;上位机选取触摸屏实现与DSP通信,完成对系统状态的监控功能。本文的主要内容如下:(1)系统硬件设计,包括系统硬件总体结构、DSP控制板、外围电路、串口电路、检测电路、光耦隔离电路、保护电路等。(2)系统软件设计,DSP程序与触摸屏程序。(3)系统在负载变化时的控制方法设计。(4)本文以晶棒粘料定向仪控制系统的电机为被控对象,其中最重要的研究目标是交流永磁同步电机,使用三闭环伺服控制系统,采用矢量控制,对电流环以及位置环使用常规PID控制策略,在设计速度环时,比较了常规PID控制与滑模变结构控制方法在系统变负载情况下的效果。从仿真结果中,得出结论,使用滑模控制满足系统的精度的要求。


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