学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

多自由度精密磁悬浮定位平台的设计与研究

作　者: 周振雄
导　师: 杨建东
学　校: 长春理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 磁悬浮解耦自抗扰状态反馈非线性定位
分类号: TH703
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
下　载: 9次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

针对国内微电子制造行业对于精密定位装备的迫切需求,本文研制出一种多自由度磁悬浮精密定位平台。在结构设计的基础上,重点开展了系统建模与控制策略的研究。本文提出了一种TU形结构的精密磁悬浮定位平台,并对其进行了机械结构和磁路的设计与分析,运用Maxwell3D进行了磁场和悬浮力的有限元分析,运用Patran/Nastran进行了模态分析。该平台包括悬浮系统和水平位移系统。建立了悬浮系统的动力学模型,针对悬浮系统具有多变量、非线性、强耦合的特点,提出一种改进自抗扰控制策略,实现解耦和抑制扰动,该策略不仅可以对系统内部和外部扰动进行观测和补偿,以实现解耦控制,而且克服了常规自抗扰控制器的非线性误差反馈控制律中非线性函数不平滑性,提高系统控制品质。仿真对比分析和试验测试表明,本文提出的这种改进自抗扰控制策略应用到悬浮系统控制中,系统响应平滑,扰动作用时波动幅度小、恢复时间短,且动子水平位置变化对悬浮系统的影响得到了有效抑制。建立了水平位移系统的动力学模型,然后对其采用状态反馈解耦控制进行研究,研究表明状态反馈解耦控制性能受动子水平位置变化影响较大。因此,本文还提出一种改进自抗扰控制策略进行水平位移系统解耦控制,并探索出相关参数整定规则。理论和仿真对比分析表明,采用改进自抗扰控制,可使水平位移系统具有定位精度高、响应速度快、鲁棒性好等优点。在进行相关理论研究的基础上,研制出试验样机,并进行了性能测试,其定位精度达到1μm,能够满足微电子制造行业亚微米级定位指标的要求。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
第一章绪论  8-17
  1.1 引言  8-9
  1.2 定位平台的现状及发展趋势  9-13
  1.3 磁悬浮技术的研究与发展  13-14
  1.4 磁悬浮定位平台的研发动态  14-15
  1.5 本文的主要研究内容  15-16
  1.6 本章小结  16-17
第二章磁悬浮技术与直线驱动技术  17-26
  2.1 磁力分析  17-21
  2.2 磁悬浮技术  21-22
  2.3 磁悬浮轴承技术  22-23
  2.4 直线驱动技术  23-25
  2.5 本章小结  25-26
第三章磁悬浮定位平台的设计  26-47
  3.1 磁悬浮定位平台的设计理念  26
  3.2 结构设计与分析  26-30
  3.3 磁路设计与分析  30-39
  3.4 平台磁力特性有限元分析  39-44
  3.5 动子模态分析  44-46
  3.6 本章小结  46-47
第四章悬浮系统的建模与控制  47-83
  4.1 悬浮力的分析模型  47-54
  4.2 悬浮力模型的验证和参数估计  54-57
  4.3 悬浮系统的动力学模型  57-60
  4.4 自抗扰控制机理  60-69
  4.5 基于改进自抗扰的悬浮控制  69-74
  4.6 悬浮控制仿真研究  74-77
  4.7 基于ADRC的悬浮控制稳定性分析  77-81
  4.8 本章小结  81-83
第五章水平位移系统的建模与控制  83-105
  5.1 水平位移系统的精确数学模型  83-86
  5.2 状态反馈解耦控制机理  86-89
  5.3 基于状态反馈解耦的水平位移控制  89-96
  5.4 基于自抗扰的水平位移控制  96-103
  5.5 本章小结  103-105
第六章磁悬浮定位平台控制系统设计及试验  105-125
  6.1 主要硬件电路设计  105-113
  6.2 软件程序设计  113-119
  6.3 试验装置与试验结果  119-124
  6.4 本章小结  124-125
结论  125-128
致谢  128-129
参考文献  129-134
附录一控制器最小系统电路图  134-135
附录二图目录  135-138
附录三攻读博士期间发表的学术论文  138-139
附录四攻读博士期间参与的项目和获得的奖励  139

多自由度精密磁悬浮定位平台的设计与研究

内容摘要

全文目录

相似论文