制造業(yè)在國民經(jīng)濟發(fā)展中有舉足輕重的地位，制造業(yè)的發(fā)展與   科技的進(jìn)步息息相關(guān)。近幾十年來，   和國內(nèi)都對光機電一體化制造業(yè)投入巨大，以期能取得   地位，其中運動控制作為制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，也一直是學(xué)術(shù)界的重要   內(nèi)容。近年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，對于制造裝備的精度及速度要求都不斷提高，在芯片封裝、光學(xué)檢測及制造、存儲設(shè)備讀寫系統(tǒng)等中，對于   滿足高速度、高加速度、的運動控制系統(tǒng)是的   熱點之一。
　　   定位運動大理石平臺不論在IC(IntegratedCircuit)制造還是光學(xué)檢測制造等都有廣泛的應(yīng)用，驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是   定位運動大理石平臺的核心部分。
　　直線伺服驅(qū)動系統(tǒng)按照驅(qū)動方式可以分為傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動系統(tǒng)和直線電機直接驅(qū)動系統(tǒng)，根據(jù)摩擦存在與否可以分為傳統(tǒng)導(dǎo)軌大理石平臺和無摩擦大理石平臺。
　　一、旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動系統(tǒng)與直接驅(qū)動系統(tǒng)對比
　　傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動系統(tǒng)采用的結(jié)構(gòu)均是旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動，傳動裝置則使用齒輪、滾珠絲杠配合導(dǎo)軌來實現(xiàn)直線運動。這種方式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)成熟，控制方式易于實現(xiàn)，同時推力較大、成本較低，且具有較好的魯棒性。然而這種驅(qū)動方式也存在一些固有的缺點很難通過改進(jìn)來克服：
　　1)旋轉(zhuǎn)電機的旋   動需要經(jīng)過諸多中間傳動環(huán)節(jié)才能轉(zhuǎn)換為直線進(jìn)給運動，傳動環(huán)節(jié)的增加會引入誤差源，同時增大系統(tǒng)慣量，使得動態(tài)響應(yīng)減慢，限制了運動加速度的提高；
　　2)滾珠絲杠傳動系統(tǒng)剛度較低，其在運動過程中的彈性變形使得系統(tǒng)整體性能受到限制，而且容易產(chǎn)生機械諧振，會進(jìn)一步使運動性能變差；
　　3)其他傳動環(huán)節(jié)中存在的間隙及彈性變形等會引入一系列非線性因素，使得系統(tǒng)控制精度的進(jìn)一步提高及其困難；
　　4)傳動環(huán)節(jié)中的死區(qū)和摩擦等因素對于   定位中的行程運動有嚴(yán)重影響，限制了系統(tǒng)分辨率的提高。
　　由于上述缺點的存在，傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動系統(tǒng)很難滿足日益提高的精度要求，也限制了其在   定位運動大理石平臺中的使用和發(fā)展。
　　采用直線電機直接驅(qū)動的伺服系統(tǒng)減去了中間傳動環(huán)節(jié)，大幅提高了驅(qū)動系統(tǒng)剛度及推重比，同時也不存在傳動環(huán)節(jié)引入的死區(qū)、間隙和可重復(fù)性問題，定位精度及系統(tǒng)加速度可以   提高。直接驅(qū)動系統(tǒng)也因此   能適應(yīng)當(dāng)今工業(yè)的運動要求，   了廣泛的應(yīng)用。
　　但同時，直接驅(qū)動系統(tǒng)去除傳動環(huán)節(jié)也會帶來一些影響，如系統(tǒng)參數(shù)攝動，負(fù)載擾動，環(huán)境干擾等因素都會不經(jīng)緩沖或者衰減直接作用于直線電機上，增加了控制的難度。直線電機本身也存在力波紋和端部效應(yīng)這樣比較嚴(yán)重的非線性擾動，加之長時間連續(xù)工作后散熱如果不良，溫度的變化會給原本就緊湊的機械結(jié)構(gòu)帶來可觀的變形量，這些因素都會對系統(tǒng)性能造成影響。
　　無摩擦大理石平臺于上世紀(jì)90年代在美、日、韓等   開展   和應(yīng)用，主要應(yīng)用氣浮或磁浮軸承等非接觸式支撐方式使運動部件之間無直接接觸。對比傳統(tǒng)導(dǎo)軌大理石平臺，其    大的優(yōu)越性在于了接觸帶來的磨損和非線性摩擦力的干擾，使得系統(tǒng)精度有進(jìn)一步提升的可能。但無論氣浮式還是磁浮式大理石平臺，都有各自的缺點，磁浮式大理石平臺控制復(fù)雜，成本高昂，氣浮式大理石平臺則承載能力較低。近年來氣浮式大理石平臺隨著   的逐漸進(jìn)步，己經(jīng)日趨成熟，在高加速度   運動系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越廣泛。
　　二、直線伺服驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)成
　　一個典型的直線伺服驅(qū)動系統(tǒng)由定位機構(gòu)、直線電機、反饋器件、驅(qū)動放大器、運動控制器等組成，在實驗中通常還會應(yīng)用到上位機，用于發(fā)送指令、調(diào)試等工作。定位機構(gòu)包括大理石平臺部件連接件和支撐機構(gòu)如導(dǎo)軌、軸承等。直線電機可以分為直線同步電機、直流感應(yīng)電機、直線直流電機等。反饋器件通常采用直線型光柵編碼器，分為增量式光柵編碼器和絕 對式光柵編碼器，在少數(shù)精度要求的場合也會采用激光干涉儀。驅(qū)動放大器基本功能是電流放大器，即進(jìn)行電流環(huán)的運算放大，部分產(chǎn)品還能實現(xiàn)速度環(huán)的閉環(huán)控制甚至位置環(huán)的運動控制。運動控制器包括工業(yè)PLC(可編程控制器)、伺服控制器、工業(yè)CNC(數(shù)控)控制器等，運動控制器的性能會直接影響    后的運動性能，和實驗中，為了   方便的實現(xiàn)自定義控制算法和實時硬件在線仿真，經(jīng)常應(yīng)用dSPACE等實時控制系統(tǒng)。
　　在將直線伺服驅(qū)動系統(tǒng)各部分進(jìn)行集成時需要有合理的匹配，經(jīng)過   的計算和設(shè)計才能獲得理想的整體性能，但是也不能一味追求而忽視成本的控制。需要綜合考慮的各方面指標(biāo)如下：
　　1)精度，系統(tǒng)的精度定義為理想的定位系統(tǒng)與實際物理系統(tǒng)之間的誤差，該誤差通常由機械結(jié)構(gòu)本身的制造裝配精度和沿運動方向的線性定位精度構(gòu)成。
　　2)分辨率，系統(tǒng)的分辨率不同于反饋器件的分辨率，系統(tǒng)分辨率是指運動控制器發(fā)出信號、定位機構(gòu)能響應(yīng)的   小位移增量，機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計、電機的響應(yīng)能力、驅(qū)動器放大器的分辨率和反饋器件的分辨率等都對系統(tǒng)分辨率起重要作用。在進(jìn)行閉環(huán)控制時，系統(tǒng)分辨率受限于反饋器件的分辨率，理論上   不會高于反饋器件分辨率。
　　3)可重復(fù)性，可重復(fù)性是指系統(tǒng)多次運動到同一個指定點的實際位置變化情況。好的可重復(fù)性表明無論用何種路徑規(guī)劃重復(fù)達(dá)到指定位置，系統(tǒng)的實際位置與指定位置的偏差變化都不大，也即具有較高的重復(fù)精度。重復(fù)精度一般要高于系統(tǒng)精度。
　　除以上三點外，還需要考慮一些指標(biāo)如系統(tǒng)尺寸、電氣性能、熱效應(yīng)和成本。