吕科，熊庆宇，石为人

（重庆大学 自动化学院，重庆 400030）

现代光学加工设备与现代光学加工过程密不可分，是实现现代光学加工工艺的关键。为了适应现代光学加工工艺，各种现代光学加工设备不断涌现。光学加工是一个复杂的工艺过程，不仅存在磨盘与工件之间的机械切削，还有研磨液与工件之间的化学作用［1］，精密的光学仪器，更需要纳米级的精度，而且整个加工过程周期长。磨头作为抛光过程中的末端执行器，更是实现抛光工艺效果和抛光效率的保证。目前，大部分磨头以行星轮结构来实现行星运动。这种结构存在公转半径固定，不易调节偏心距，传动比固定，不易调节转速比，机构复杂，体积大等问题。本文针对这些问题，基于研制出的具有双转子行星式旋转机构的抛光磨头，按照抛光过程要求自转轴、公转轴的速度波动小，两轴之间能够实现任意的速比，能够在要求的范围内无级调速等实际需求，设计并研究了基于行星式旋转机构的转速控制系统，包括机构的特性，多模态PID，耦合力矩补偿，位置反馈摩擦力补偿等控制策略。

1 抛光磨头结构

在光学研抛过程中，工件材料去除量、相对压强与相对速度满足Preston方程［2］：

式中：U为单位之间内的材料去除量；A为工艺系数，与工件材料、磨盘、抛光剂有关；p为工件与磨盘之间的相对压强；v为工件与磨盘之间的相对速度。

在计算机控制下，磨头以特定的速度、压强及路径在工件表面运行，通过控制每一区域的驻留时间，即可精确地控制表面材料去除量，达到修正误差，提高精度的目的［3］。……