懸浮轉子軸向驅動靜電微電機的控制系統研究.pdf

1、隨著MEMS（微機電系統）技術的發(fā)展，作為動力元件以及關鍵執(zhí)行部件的微電機，一直是微機電領域研究的焦點之一。微電機兼有驅動和精密控制雙重功能，在信息、醫(yī)療、航天航空、軍事等領域有廣泛應用前景。要實現微電機的正常工作，其轉子穩(wěn)定旋轉尤為重要。本文針對懸浮轉子軸向驅動靜電微電機，主要研究其閉環(huán)控制系統。 本文的主要研究內容和成果如下： 首先，介紹了微電機的結構、懸浮和旋轉機理，建立了轉子旋轉的二階動力學模型，給出了微電機結構

2、的差分電容等效模型，提出實現微電機閉環(huán)控制的開關控制策略。 其次，采用數值計算或有限元分析的方法，得到兩種微電機結構差分電容變化與靜電力矩變化的仿真曲線，并在SIMULINK環(huán)境下仿真，考察了系統在無外界干擾力矩輸入或階躍干擾信號輸入下的速度響應，驗證了控制策略的可行性，初步建立了微電機數學模型。 最后，檢測控制系統設計。信號檢測方面，提出一種基于電荷積分放大、互相關檢測——鎖定放大的微弱電容檢測方法，并進行ORCAD仿

3、真，不僅驗證了方法的可行性，而且為實際電路元器件的選擇、參數設置和系統調試等都提供了重要參考。同時，為實現閉環(huán)控制，設計了一種基于SEED-DEC2812（TMS320F2812平臺）開發(fā)板的DSP控制器。 本文的檢測控制系統具有以下一些主要優(yōu)點： （1）通過DSP控制器控制直接數字頻率合成器生成正弦波，具有輸出頻率穩(wěn)定度高、精度和分辨率高、頻率和相位可任意且方便改變等優(yōu)點；（2）提出的微弱電容檢測方法具有低漂移、信躁比