【摘要】：磁懸浮永磁平面電機(jī)(Magnetically Levitated Premanent Magnet Planar Motor,MLPMPM)是一種新型平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),動(dòng)子懸浮于定子表面并實(shí)現(xiàn)大行程平面運(yùn)動(dòng)。由于磁浮方式無(wú)機(jī)械接觸,MLPMPM具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)摩擦磨損和運(yùn)動(dòng)質(zhì)量輕等特點(diǎn),是新型高性能光刻機(jī)的核心驅(qū)動(dòng)部件以及下一代極紫外光刻機(jī)的必需部件。本文以分析和解決動(dòng)圈式MLPMPM的懸浮控制及平面定位為主線,對(duì)電機(jī)的電磁力建模、耦合分析、魯棒控制器設(shè)計(jì)以及控制系統(tǒng)集成等一系列問(wèn)題進(jìn)行了深入研究,取得了如下的成果:首先,結(jié)合Halbach磁陣列磁感應(yīng)強(qiáng)度分布的基波模型和簡(jiǎn)化線圈模型,根據(jù)Lorentz力法則建立單線圈推力/轉(zhuǎn)矩的數(shù)學(xué)模型,進(jìn)而推廣到整組線圈。根據(jù)期望的推力/轉(zhuǎn)矩,提出一種用于實(shí)現(xiàn)電機(jī)推力與轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩之間解耦的電流分配策略�；谏鲜鲭娏鞣峙浞桨�,在Maxwell 3D有限元仿真軟件中對(duì)動(dòng)子偏航時(shí)沿水平和軸垂直方向的電磁力進(jìn)行仿真與分析,并擬合一般關(guān)系式,為動(dòng)圈式MLPMPM抗干擾控制奠定理論基礎(chǔ)。其次,結(jié)合動(dòng)子偏轉(zhuǎn)時(shí)電磁力變化特性以及起浮時(shí)定子磁場(chǎng)強(qiáng)度隨高度急劇下降的特點(diǎn),基于ADRC控制算法設(shè)計(jì)了動(dòng)圈式MLPMPM三自由度控制器。在Matlab/Simulink環(huán)境中建立仿真模型,對(duì)水平和垂直方向突加負(fù)載和擾動(dòng)的情況下進(jìn)行仿真研究,分析了ESO模塊對(duì)于綜合擾動(dòng)的估算效果,驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可行性。最后,利用工控機(jī)、DAQ卡、電流轉(zhuǎn)換器、位置、傳感器平面電機(jī)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)等搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)電機(jī)水平和垂直方向的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,并與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比和分析,證明了該控制系統(tǒng)的有效性。綜上所述,本文提出的電流解耦策略以及所設(shè)計(jì)的三自由度控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)圈式MLPMPM的高精度和高速定位,通過(guò)所搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證了其可靠性,對(duì)于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)高精度大行程的平面定位裝置具有一定的理論意義與實(shí)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TM351

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2573072