两级磁悬浮运动平台的悬浮与驱动控制研究（可复制）.pdf

摘要由于磁悬浮支撑具有无摩擦、无磨损、无需润滑、寿命长、低功耗、无噪音等优点而越来越受到重视。两级磁悬浮运动系统可实现高速高精密运动定位。为了使系统具有稳定可靠的悬浮性能和定位效果,对系统进行合理的分析并设计合适的控制电路和功率放大电路以及选择合适的驱动控制方案具有极其重要的意义。本文首先对系统电磁力控制电流进行分析,指出对控制电流的调节最少需要比例和微分两个环节,由比例控制提供的电磁力起到抵消磁浮系统位移负刚度的作用,并使系统在被矫正后具有一定的正刚度;微分控制部分提供的电磁力相当于向系统提供正阻尼,从而使系统具有足够的稳定性;同时为了使系统具有良好的动刚度,可在系统控制环节中增加积分调节,以减小系统的稳态误差。由此最终确定对系统控制电流的调节方式为刂啤H缓笪恼吕媒馕龇ǘ韵低晨制部分进行了分析,理论确定了系统各自由度方向的刂撇问并在此指导下设计了刂频缏贰功率放大电路在磁悬浮系统中作为执行环节也是影响系统性能的关键部分。为了减少系统的功率损耗和易于实现,本文设计了一种半桥式涂9毓β史糯蟮缏贰5缏返穆隹淼髦魄藕旁谛酒胁衾胍磺缏泛蠼ǹ刂菩藕攀淙氲桨肭沤峁沟哪变电路部分控制开关管的导通情况,从而实现信号的功率放大。最后将放大后的控制电流输入到电磁线圈中实现对系统悬浮部分的控制。直线电机可以直接驱动运动设备,省略了中间的机械传递机构,具有效率高、传动误差小、长行程、高速度和高精度等优点,很适合应用于磁悬浮系统的驱动,而交流永磁同步直线电机与其它类型直线电机相比又具有效率高、输出力矩大、易于控制等特点,可以极大地提高系统运动精度和快速响应性。本文选用交流永磁直线电机作为系统的驱动部件,并通过对其控制获得了良好的定位效果。文章最后对系统的实际悬浮效果和运动精度进行了多次调试,实现了系统的稳定悬浮和联合驱动并在较蚧竦昧私虾玫亩ㄎ痪ǘ取关键词:磁悬浮,刂疲9毓β史糯蟮缏罚毕叩缁
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第一章:绪论研究背景等高新技术有机地结合在一起,成为典型的机电一体化技术¨’。它利用电磁力磁悬浮技术将电力电子技术、自动控制技术、传感器技术、检测技术、微机将物体无机械接触地悬浮起来,以满足生产工艺和科学技术向高速、精密化方向发展的需要,并提高振动控制水平。近年来,磁悬浮技术由宇航、军事等领域的应用开始向一般工业应用方面发展乜·ひ现代制造技术正朝着高速化、精密化和模块化方向发展唬畔⒌雀咝录术制造业不仅对加工设备性能如定位的精度和速度提出了越来越高的要求,而且对生产制作环境同样提出了越来越严格的要求,如光电子器件、半导体芯片等微电子产品均要求在超洁净环境下完成加工制作。在微电子封装设备如共晶粘片机、全自动金丝球焊机和芯片设备如光刻机中,往往需要快速而十分精确的定位和非常粗细的运动,因此需要高性能的超精密工作台作为其技术支持隔引。长期以来,这类工作台多数都采用旋转伺服电机驱动和精密滚珠丝杠传动的传统方案。由于从电机到移动工作台之间存在联轴节、丝杠、螺母、轴承等诸多中问环节,不仅加大了定位机构的惯性质量,影响了响应频率;而且由于中间环节产生的弹性变形、摩擦、联结间隙以及反向间隙等,会造成定位进给运动的滞后和非线性误差,降低定位精度乜,铡A硗猓扛苁窍赋じ耍诹腿鹊淖饔孟拢产生变形,影响加工精度。为克服以上缺点,提高定位速度和精度,世纪年代以后,运用直线电机驱动的定位工作平台出现在精密数控机床和加工中心上。直线电机的应用取消了源动力和工作台部件之间的所有中间传动联结环节,实现了机构的直接驱动,亦即人们常说的零传动,具有传统定位工作台无法比拟的优点哺5淇商峁┑耐屏π⒁G笠贫考柿壳嵛ⅰ4颂氐阏屎嫌谖⒌子、等制造业设备,近年来在该领域得到极为迅速的推广应用。无论是滚珠丝杠还是直线电机定位工作台,导轨副、滚珠丝杠副之间的摩擦力及其特性变化等都是影响工作台定位精度的主要因素之一∞·引。对于直线电机定位工作台其影响尤甚。而且由于摩擦产生粉尘污染、引起磨损等原因,这些定位工作台已经不能完全满足微电子、等行业产品超洁净制作环境的要求。为了克服或消除摩擦力的负面作用,国内外已经深入研究并积极引用气悬浮支撑技术,它克服了摩擦、磨损,有很大的优越性,但其最大的缺点是刚度小,承载能力低。中南人学硕十学位论文
磁悬浮技术研究现状机械加工、振动控制:机器人、离心机等工业应用领域都得到了广泛的应用¨斜稹随着磁悬浮列车的出现以及磁悬浮轴承在超高速旋转工业机器和航空陀螺仪上的推广应用,磁悬浮技术同渐倍受重视。磁悬浮技术属于高新技术,应用于制造业,对传统机械产品向机电一体化产品转变发挥着巨大的作用,如磁悬浮轴承、磁悬浮导轨、磁悬浮电机以及磁悬浮机床主轴等,磁悬浮技术在这些产品中的应用显著提高了产品的性能,促进产品的自动化和柔性化。在微电子设备中,若能开发一