显示屏印刷基板气浮平台及其控制系统研究开题报告

全文总字数：4511字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1、课题研究目的、意义及国内外的研究现状

1.1 课题研究目的及意义

2. 研究的基本内容与方案

2.1 课题研究内容及目标

1）根据G4.5显示基板的加工要求，结合当前的研究现状，选定合理的气浮平台方案。

2）利用ANSYS/FLUENT对气浮平台流场部分分析，了解气浮平台流场分布规律。分析提高气浮平台流场稳定性的策略。

3）提出系统整体控制方案，搭建气浮平台喷印过程中的运动数学模型，利用MATLAB平台，研究分析运动部分的控制策略和参数设置。

2.2技术方案

1）节流方式：气浮平台的节流方式的分类主要有小孔节流，环形节流，毛细管节流，多孔介质节流，方案对比如下：

毛细管节流就有气膜稳定性好,耗气量小的优点,本研究拟采用毛细管节流作为气浮平台气浮方案.毛细管节流供气原理如下图:

2）ANSYS/FLUENT流场分析：首先进行单根毛细管供气下流场分析。利用FLUENT流体分析软件，分析单根毛细管供气下流场的分布的速度、压力云图以及流线图，对基板作用力等关注参数。了解毛细管节流方式下，气场的分布情况。根据计算结果可初步估计采用毛细管的数目及管间分布间距。第二步以四根正压供气毛细管为一个单元的流场分析。由于基板面积较大，采用的毛细管数量要几百上千根，全面分析流场显然是难以完成的。但是由于底部毛细管分布的高度对称性，可以采用以四根毛细管为一个单位，分析共同供气流场相互干扰下的压力、速度分布情况，根据流场的分布情况，分析得出负压管适宜分布位置及负压吸气压力。然后再对设计的供气单元进行FLUENT流场分析。

3）运动方案：与传统的旋转传动方式相比，直线电机取消了从电机到工作台的机械传动环节，如滚珠丝杠等。同时，直线电机可以达到很高的加速度、进给速度，而且节能，因此选择直线电机作为超精密运动气浮平台平台的驱动设备是当下研究和应用的主流选择。

直线电机的电磁推力与输入电流的关系为：

Fm=Kfiq

其中Kf为为直线电机的推力常数，iq为输入电流，Fm为直线电机推力。

然后根据设计要求选择合适的控制器。在工业生产控制的发展历程中，PID控制是历史最久、生命力最强的基本控制方式。其具有原理简单、适应性强、鲁棒性强的有点，即使在电子计算机迅速发展的今天，PID控制规律依然有明显的优越性。其基本公式为：

Gcs=Kp K1s KDs

在PID控制器中的核心解决问题为确定他们的对应参数并将其连接进入控制系统，以求系统既能满足稳定性要求，又能具有较高的快速响应性。

拟构建的运动部分基本结构如下所示

其中轨迹生成器负责产生输入的的位移信号；控制器拟选定为PID控制器，对反馈信号和输入信号计算得到的误差信号进行处理，输出控制信号到驱动器；驱动器产生控制信号，带动直线电机运动，实现机构的运动。

MATLAB是当下最为主流的控制系统计算机辅助设计软件，利用MATLAB语言可以方便的对系统进行时域、频域的分析计算，从而调整过程参数和系统结构，使系统满足稳定性、快速响应性的要求，根据需要可以考虑加入前馈调节、扰动补偿等环节对系统进行校正。并且在系统调整完成后实现系统的动力学仿真。

3. 研究计划与安排

三、进度安排

1-3周，完成开题报告；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]周杨，李程伟，徐筱波等.液晶玻璃面板光学检测仪器气浮平台系统参数优化设计[j].计量学报，2019，40（06）：994-99.

[2]李程伟，周扬，黄斌. 负压式气浮平台供气压力的研究[j]机床与液压，2018，46（19）105~109.