層疊繞組式磁懸浮永磁直流平面電機(jī)魯棒控制系統(tǒng)研究.pdf

1、磁懸浮平面電機(jī)通過動(dòng)子與定子之間相互作用的電磁力，實(shí)現(xiàn)動(dòng)子部件的無(wú)接觸穩(wěn)定懸浮和超精密平面驅(qū)動(dòng)，是下一代超精密加工定位平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)部件，開展磁懸浮平面電機(jī)的深入研究，對(duì)下一代超精密加工技術(shù)的發(fā)展具有極其重要的意義。本文提出了一種新型層疊繞組式五自由度磁懸浮永磁直流平面電機(jī)結(jié)構(gòu)，通過對(duì)平面電機(jī)磁場(chǎng)的解析分析，建立了平面電機(jī)氣隙和電壓的理論模型，并完成了大范圍線性化研究以及基于H∞理論的魯棒控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容如下:
　　1、分析了新

2、型層疊繞組式磁懸浮平面電機(jī)的結(jié)構(gòu)與多自由度運(yùn)行原理;利用傅里葉級(jí)數(shù)法和表面電流法對(duì)磁懸浮平面電機(jī)中的磁場(chǎng)分布進(jìn)行了理論分析;采用參數(shù)辨識(shí)方法推導(dǎo)了準(zhǔn)確可行的磁懸浮平面電機(jī)磁懸浮系統(tǒng)仿射非線性數(shù)學(xué)模型;并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證證實(shí)了磁場(chǎng)計(jì)算結(jié)果和數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。
　　2、利用微分幾何方法對(duì)磁懸浮平面電機(jī)磁懸浮系統(tǒng)的電壓控制模型進(jìn)行大范圍完全精確反饋線性化;分析了電壓控制模型精確反饋線性化實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性，從而引入電流控制模型并對(duì)其進(jìn)行了完全精確

3、反饋線性化;通過仿真驗(yàn)證了磁懸浮系統(tǒng)模型線性化結(jié)果的正確性。
　　3、對(duì)磁懸浮平面電機(jī)系統(tǒng)中存在的不確定性進(jìn)行了分析，并將其歸結(jié)為混合靈敏度問題，通過權(quán)函數(shù)的選擇，采用回路成形法進(jìn)行魯棒控制器求解，由于在反饋線性化系統(tǒng)中，一般的權(quán)函數(shù)選擇方法求解出的魯棒控制器，對(duì)于外部干擾不具有魯棒性甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，對(duì)權(quán)函數(shù)選擇進(jìn)行了改進(jìn)，求解出了相應(yīng)的魯棒控制器;利用MATLAB/SIMULINK軟件搭建磁懸浮魯棒控制系統(tǒng)模型，對(duì)該控制系統(tǒng)