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精密定位技术是超精密加工、集成电路器件制造、电子产品组装线、生物工程及纳米技术等领域的关键性基础性技术,其技术涉及到激光理论、电子技术、精密机械、传感与测量、信息处理、计算机、伺服驱动、智能控制等多门学科,具有广泛的应用前景。
本文提出了利用激光莫尔信号进行高精度位置检测与控制的技术方法,应用物理光学和傅立叶光学理论,分析了双级光栅衍射时的相对位移与激光莫尔信号强度的关系,建立了基于激光莫尔信号的精密位移测量数学模型。应用数值分析方法对建立的数学模型进行了计算机仿真。为提高位置检测信号的灵敏度及定位精度,提出了差动式和修正式两种精密定位方法,利用研究的两种定位方法,建立了精密定位的复合控制系统,其中粗定位采用修正莫尔技术,精定位采用差动莫尔技术。通过粗定位和精定位相结合的两段式复合定位,可保证在较大的信号捕捉范围内,实现高速高精度定位,有效解决了定位精度、定位速度与信号捕捉范围三者之间的矛盾。针对精密定位系统存在非线性,精确控制模型难以建立的缺陷,将不基于模型的模糊控制理论应用于精密定位控制系统中,并应用RBF神经网络实现模糊控制器的输入输出映射关系,构造了神经网络模糊控制器模型,通过对光强及光强变化率的映射,得到电机驱动信号。改造后的模糊控制系统具有了知识自动获取功能,能更好地适应工况环境。实验结果表明,使用模糊RBF神经网络控制,控制响应快、稳定性好、鲁棒性强,从而使精密定位装置在达到高精度的同时,又能缩短定位时间,实现高速高精度定位控制。