磁懸浮微動(dòng)工作臺(tái)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(dòng)，因此高性能的微動(dòng)工作臺(tái)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(guó)內(nèi)外微動(dòng)工作臺(tái)的發(fā)展概況和發(fā)展趨勢(shì)，在參考現(xiàn)有微動(dòng)工作臺(tái)的基礎(chǔ)上，構(gòu)造了一種基于交直流混合驅(qū)動(dòng)的磁懸浮式微動(dòng)工作臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)大范圍、高精度和∈自由度的微運(yùn)動(dòng)。 本論文分別建立了直流驅(qū)動(dòng)和交流驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)模型。對(duì)于直流驅(qū)動(dòng)部分，根據(jù)電學(xué)和力學(xué)原理，推導(dǎo)出直流驅(qū)動(dòng)的非線性數(shù)學(xué)模型，在平衡點(diǎn)處做線性化

2、處理后，建：立了單質(zhì)點(diǎn)直流驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)模型；對(duì)于交流部分，本文對(duì)交流驅(qū)動(dòng)的磁場(chǎng)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(dòng)力與電流的關(guān)系，為設(shè)計(jì)、分析及控制提供參考，通過 Ansoft 軟件進(jìn)行有限元電磁場(chǎng)仿真，得到交流繞組所需電流、懸浮氣隙等控制參數(shù)。 對(duì)應(yīng)用于磁懸浮式微動(dòng)工作臺(tái)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(dòng)工作臺(tái)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(dòng)工作臺(tái)受到擾動(dòng)情況選擇合適的加權(quán)函數(shù)，設(shè)計(jì)出能使其穩(wěn)定且具有良好魯棒性的H∞控制器。并針對(duì)磁懸浮式微動(dòng)工作臺(tái)設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，對(duì)磁懸浮式微動(dòng)工作臺(tái)的穩(wěn)定性、動(dòng)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(duì)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(shí)對(duì)于抑制不確定性擾動(dòng)有良好的效果。 本文在分析磁懸浮式工作臺(tái)的構(gòu)成及工作原理的基礎(chǔ)上，