多自由度磁浮式精密定位平臺懸浮控制技術研究.pdf

1、精密定位平臺是半導體光刻與精密制造加工等領域中的核心關鍵部件。本文研究了一種應用于高精密制造加工領域，具備大范圍運動行程的多自由度磁浮式精密定位平臺。首先給出其整體概念性設計方案，然后對其懸浮系統(tǒng)與懸浮控制問題進行了深入分析與研究。該定位平臺水平方向上采用三組Halbach結(jié)構(gòu)的永磁平面電機驅(qū)動，垂直方向上采用三組電磁鐵驅(qū)動。主要研究內(nèi)容如下：
　　1.多自由度磁浮式定位平臺方案設計。通過對比可行的設計方案,給出定位平臺的整體設計

2、方案。分析定位平臺實現(xiàn)多自由度運動的機理，給出具體的水平驅(qū)動和懸浮系統(tǒng)的設計方案。通過分析單組Halbach結(jié)構(gòu)永磁平面電機的特性來初步驗證磁浮式定位平臺的定位精度。
　　2.懸浮系統(tǒng)的三自由度動力學建模與解耦控制問題研究。利用卡爾登角變換建立懸浮系統(tǒng)的三自由度動力學模型，研究懸浮方向上的三自由度解耦問題，并給出了解耦控制器設計的整體流程，主要包括對三自由度耦合系統(tǒng)引入滑模變結(jié)構(gòu)控制策略進行解耦，對系統(tǒng)所受內(nèi)外擾動引入擴張狀態(tài)觀測

3、器進行觀測。
　　3.基于跟蹤微分器的滑模變結(jié)構(gòu)控制及其在懸浮控制中的應用。定位平臺在z軸方向上的穩(wěn)定懸浮是實現(xiàn)其它自由度精密運動的前提與保證。基于前面提出的解耦控制器設計的整體流程，引入改進優(yōu)化后的近似線性跟蹤微分器來確定滑?？刂浦械幕Ｃ婕翱刂坡?，研究定位平臺單自由度高精度控制問題。
　　4.磁浮式定位平臺懸浮控制器的實現(xiàn)與實驗。利用實驗室的三點懸浮系統(tǒng)硬件平臺，設計與實現(xiàn)定位平臺的懸浮控制器以及基于跟蹤微分器的滑模變結(jié)