多自由度精密磁懸浮定位平臺的設計與研究.pdf

1、針對國內微電子制造行業(yè)對于精密定位裝備的迫切需求，本文研制出一種多自由度磁懸浮精密定位平臺。在結構設計的基礎上，重點開展了系統(tǒng)建模與控制策略的研究。
　　本文提出了一種TU形結構的精密磁懸浮定位平臺，并對其進行了機械結構和磁路的設計與分析，運用Maxwell3D進行了磁場和懸浮力的有限元分析，運用Patran/Nastran進行了模態(tài)分析。該平臺包括懸浮系統(tǒng)和水平位移系統(tǒng)。
　　建立了懸浮系統(tǒng)的動力學模型，針對懸浮系統(tǒng)具有多

2、變量、非線性、強耦合的特點，提出一種改進自抗擾控制策略，實現(xiàn)解耦和抑制擾動，該策略不僅可以對系統(tǒng)內部和外部擾動進行觀測和補償，以實現(xiàn)解耦控制，而且克服了常規(guī)自抗擾控制器的非線性誤差反饋控制律中非線性函數(shù)不平滑性，提高系統(tǒng)控制品質。仿真對比分析和試驗測試表明，本文提出的這種改進自抗擾控制策略應用到懸浮系統(tǒng)控制中，系統(tǒng)響應平滑，擾動作用時波動幅度小、恢復時間短，且動子水平位置變化對懸浮系統(tǒng)的影響得到了有效抑制。
　　建立了水平位移系統(tǒng)

3、的動力學模型，然后對其采用狀態(tài)反饋解耦控制進行研究，研究表明狀態(tài)反饋解耦控制性能受動子水平位置變化影響較大。因此，本文還提出一種改進自抗擾控制策略進行水平位移系統(tǒng)解耦控制，并探索出相關參數(shù)整定規(guī)則。理論和仿真對比分析表明，采用改進自抗擾控制，可使水平位移系統(tǒng)具有定位精度高、響應速度快、魯棒性好等優(yōu)點。
　　在進行相關理論研究的基礎上，研制出試驗樣機，并進行了性能測試，其定位精度達到1μm，能夠滿足微電子制造行業(yè)亞微米級定位指標的要