多自由度精密磁懸浮定位平臺(tái)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、針對(duì)國(guó)內(nèi)微電子制造行業(yè)對(duì)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(tái)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)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(jié)構(gòu)的精密磁懸浮定位平臺(tái)，并對(duì)其進(jìn)行了機(jī)械結(jié)構(gòu)和磁路的設(shè)計(jì)與分析，運(yùn)用Maxwell3D進(jìn)行了磁場(chǎng)和懸浮力的有限元分析，運(yùn)用Patran/Nastran進(jìn)行了模態(tài)分析。該平臺(tái)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(dòng)力學(xué)模型，針對(duì)懸浮系統(tǒng)具有多

2、變量、非線性、強(qiáng)耦合的特點(diǎn)，提出一種改進(jìn)自抗擾控制策略，實(shí)現(xiàn)解耦和抑制擾動(dòng)，該策略不僅可以對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部和外部擾動(dòng)進(jìn)行觀測(cè)和補(bǔ)償，以實(shí)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(zhì)。仿真對(duì)比分析和試驗(yàn)測(cè)試表明，本文提出的這種改進(jìn)自抗擾控制策略應(yīng)用到懸浮系統(tǒng)控制中，系統(tǒng)響應(yīng)平滑，擾動(dòng)作用時(shí)波動(dòng)幅度小、恢復(fù)時(shí)間短，且動(dòng)子水平位置變化對(duì)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(dòng)力學(xué)模型，然后對(duì)其采用狀態(tài)反饋解耦控制進(jìn)行研究，研究表明狀態(tài)反饋解耦控制性能受動(dòng)子水平位置變化影響較大。因此，本文還提出一種改進(jìn)自抗擾控制策略進(jìn)行水平位移系統(tǒng)解耦控制，并探索出相關(guān)參數(shù)整定規(guī)則。理論和仿真對(duì)比分析表明，采用改進(jìn)自抗擾控制，可使水平位移系統(tǒng)具有定位精度高、響應(yīng)速度快、魯棒性好等優(yōu)點(diǎn)。
　　在進(jìn)行相關(guān)理論研究的基礎(chǔ)上，研制出試驗(yàn)樣機(jī)，并進(jìn)行了性能測(cè)試，其定位精度達(dá)到1μm，能夠滿足微電子制造行業(yè)亞微米級(jí)定位指標(biāo)的要