磁懸浮微動工作臺的理論分析和控制方法研究.pdf

1、在超精密加工、微電子工程、納米科技等精密工程領(lǐng)域，需要高精密的微運(yùn)動，因此高性能的微動工作臺是這些領(lǐng)域中的重要儀器設(shè)備。論文系統(tǒng)地闡述了國內(nèi)外微動工作臺的發(fā)展概況和發(fā)展趨勢，在參考現(xiàn)有微動工作臺的基礎(chǔ)上，構(gòu)造了一種基于交直流混合驅(qū)動的磁懸浮式微動工作臺，以實現(xiàn)大范圍、高精度和∈自由度的微運(yùn)動。 本論文分別建立了直流驅(qū)動和交流驅(qū)動的動力學(xué)模型。對于直流驅(qū)動部分，根據(jù)電學(xué)和力學(xué)原理，推導(dǎo)出直流驅(qū)動的非線性數(shù)學(xué)模型，在平衡點處做線性化

2、處理后，建：立了單質(zhì)點直流驅(qū)動的動力學(xué)模型；對于交流部分，本文對交流驅(qū)動的磁場進(jìn)行分析，利用麥克斯韋應(yīng)力張量法推導(dǎo)出交流繞組產(chǎn)生驅(qū)動力與電流的關(guān)系，為設(shè)計、分析及控制提供參考，通過 Ansoft 軟件進(jìn)行有限元電磁場仿真，得到交流繞組所需電流、懸浮氣隙等控制參數(shù)。 對應(yīng)用于磁懸浮式微動工作臺控制系統(tǒng)中的多種控制方式和手段進(jìn)行總結(jié)，提出將H∞控制方法引入磁懸浮式微動工作臺的控制。本文利用H∞控制理論的混合靈敏度方法，根據(jù)磁懸浮式微

3、動工作臺受到擾動情況選擇合適的加權(quán)函數(shù)，設(shè)計出能使其穩(wěn)定且具有良好魯棒性的H∞控制器。并針對磁懸浮式微動工作臺設(shè)計了傳統(tǒng)的PD和PID控制器。在傳統(tǒng)的PD和PID控制與H∞控制下，通過理論、仿真和實驗結(jié)果分析，對磁懸浮式微動工作臺的穩(wěn)定性、動態(tài)品質(zhì)和魯棒性等指標(biāo)進(jìn)行比較，證明H∞控制方法對于提高其性能品質(zhì)和克服模型誤差的影響方面具有優(yōu)越性，同時對于抑制不確定性擾動有良好的效果。 本文在分析磁懸浮式工作臺的構(gòu)成及工作原理的基礎(chǔ)上，