磁懸浮平面電機(jī)是一種先進(jìn)的運動驅(qū)動裝置,具有良好的動態(tài)性能,可以獲得很高的運動精度,在集成電路制造、微納制造等先進(jìn)制造裝備的驅(qū)動中具有廣闊的應(yīng)用前景。論文主要研究磁懸浮平面電機(jī)三自由度運動軌跡跟蹤控制問題,在內(nèi)模原理的基礎(chǔ)上分別設(shè)計了狀態(tài)反饋與輸出反饋兩種閉環(huán)控制系統(tǒng)。論文建立了磁懸浮平面電機(jī)動力學(xué)模型,重點分析垂向懸浮、水平平動、水平轉(zhuǎn)動三個運動自由度的動力學(xué)特性,導(dǎo)出其傳遞函數(shù)矩陣矩陣分式模型與狀態(tài)空間模型。論文建立了參考輸入和外部擾動共同不穩(wěn)定內(nèi)模補償器,對三自由度運動控制系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)極點配置,設(shè)計了可實現(xiàn)無靜差軌跡跟蹤的狀態(tài)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng),并提出采用前置PD控制器以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。考慮到輸出反饋在物理上的可實現(xiàn)性,論文同樣基于內(nèi)模原理,采用傳遞函數(shù)矩陣分式描述方法,將非循環(huán)受控系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為循環(huán)化傳遞函數(shù)矩陣分式,并對三自由度運動控制系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)極點配置,設(shè)計了可實現(xiàn)無靜差軌跡跟蹤的輸出反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。論文對所設(shè)計的兩種無靜差軌跡跟蹤閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行了大量仿真驗證。結(jié)果表明,在系統(tǒng)中嵌入不穩(wěn)定擾動內(nèi)模的條件下,兩種閉環(huán)控制系統(tǒng)都具有良好的動態(tài)性能,對正弦參考輸入和方波參考輸入都可實現(xiàn)精確的軌跡跟蹤。
【學(xué)位單位】：西北民族大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM30
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及研究意義
    1.2 磁懸浮平面電機(jī)研發(fā)現(xiàn)狀
        1.2.1 磁懸浮平面電機(jī)結(jié)構(gòu)與原理
        1.2.2 磁懸浮平面電機(jī)運動控制技術(shù)
    1.3 論文研究的內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
第2章 磁懸浮平面電機(jī)動力學(xué)建模
    2.1 六自由度動力學(xué)建模
    2.2 懸浮自由度重力補償模型
    2.3 三自由度狀態(tài)空間模型與傳遞函數(shù)矩陣分式模型
    2.4 本章小結(jié)
第3章 基于內(nèi)模原理的無靜差跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計
    3.1 無靜差跟蹤問題
    3.2 內(nèi)模及內(nèi)模原理
    3.3 控制系統(tǒng)性能要求
    3.4 基于內(nèi)模原理的狀態(tài)反饋無靜差跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計
        3.4.1 狀態(tài)反饋極點配置
        3.4.2 無靜差跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計
    3.5 基于內(nèi)模原理的輸出反饋無靜差跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計
        3.5.1 輸出反饋無靜差跟蹤控制可實現(xiàn)性
        3.5.2 輸出反饋無靜差跟蹤控制綜合補償器設(shè)計
        3.5.3 輸出反饋極點配置補償器求解
    3.6 本章小結(jié)
第4章 三自由度磁懸浮平面電機(jī)無靜差跟蹤控制仿真實驗
    4.1 狀態(tài)反饋閉環(huán)系統(tǒng)三自由度初始狀態(tài)響應(yīng)仿真
    4.2 基于內(nèi)模原理狀態(tài)反饋無靜差跟蹤控制系統(tǒng)仿真實驗
        4.2.1 懸浮自由度動態(tài)性能和軌跡跟蹤性能仿真
        4.2.2 x向平動自由度動態(tài)性能和軌跡跟蹤性能仿真
        4.2.3 繞z軸旋轉(zhuǎn)自由度動態(tài)性能和軌跡跟蹤性能仿真
    4.3 基于內(nèi)模原理輸出反饋無靜差跟蹤控制系統(tǒng)仿真實驗
        4.3.1 懸浮自由度動態(tài)性能及軌跡跟蹤性能仿真
        4.3.2 x向平動自由度動態(tài)性能及軌跡跟蹤性能仿真
        4.3.3 繞z軸旋轉(zhuǎn)自由度動態(tài)性能及軌跡跟蹤性能仿真
    4.4 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 論文主要內(nèi)容總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參與的科研項目
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2837669