一、微电子制芯领域中磁悬浮精密定位平台的研究(论文文献综述)
牛潞[1](2021)在《平面电机Halbach永磁阵列磁场有限元建模及参数优化》文中提出本文主要研究的是对平面电机所用的Halbach永磁阵列磁场有限元建模以及基于有限元模型的结构参数优化。平面电机在其双维工作台应用领域具有许多优势,其独特的结构特征使平面电机更具广泛应用性。在双维工作台,平面电机的体积小、结构简单、工作行程大。另一种结构的双维工作台——双层丝杠导轨副结构相比,大大降低了自身惯量和高度,无机械磨损,将工作台结构进行了简化。在实际应用中,根据具有的大的加速度、速度和稳定性,设计出了具有良好动态特性的高效率双维工作台。Halbach永磁阵列已被应用于医学、高速电机、直线电机、高精度伺服电机、高能物理、多自由度电机、磁悬浮列车系统等诸多领域。Halbach阵列永磁体具有特殊的磁场特性,在实际制作中,它在永磁电机、核磁共振、磁制冷等相应领域具有广泛的前景。本文以永磁阵列磁场磁通密度分布X向、Y向、Z向基波分量赋值最大化为优化目标。在有限元建模中,如何进行优化的参数设置是非常重要的。以大小永磁体的厚度和大小永磁体的宽度之比为优化参数,用符号t1、k(w2/w1)以此进行参数的表示。采取逐一比较的方法获得了最优的大小永磁体宽度之比和永磁阵列的厚度。其优化方法是根据实际情况选取一到两种进行优化,主要用的优化方法有COBYLA和BOBYQA这两种,分别表示线性逼近约束优化和二次逼近定界优化,都是对其进行目标函数的优化。不论是采取永磁阵列的宽度优化还是永磁阵列的厚度优化,都会得出一个结论:即在k为0.666666约为0.67时,通过永磁阵列的磁通密度值最大,此时永磁阵列的厚度是一个定值;当k为定值,永磁阵列的厚度逐渐增加时,在某一个范围内,其磁通密度值呈曲线变化,当超过这个范围,磁通密度值逐渐趋于一个定值。
余希达[2](2020)在《XYθ运动平台振动耦合误差补偿研究》文中指出近年来,随着微电子封装技术要求的提高以及高新技术的不断更新,传统微电子制造封装设备技术面临巨大挑战。其中,封装技术要求的提升对高动态工况下封装设备的静动态稳定性、精度等各方面性能都有严峻的考验。本文针对运动平台系统研发过程中的相关问题,设计搭建了基于宏微复合运动方式的XYθ运动平台系统。文章对该运动平台系统总体结构进行分析,包括对运动平台开展动力学分析、振动耦合解耦方法研究等。基于平台的相关分析研究,提出平台运动过程中的振动耦合解耦控制方法,设计开发XYθ运动平台的集成软件系统;基于上述运动平台系统,验证运动平台稳定性。文章主要研究内容如下:1、分析研究课题中精密运动定位平台的背景及意义,通过调研近年国内外运动定位平台系统及其系统控制方法发展的情况,分析运动定位平台系统的关键技术及难点,明确本文的重点和研究方案。2、从运动平台动态工况下误差来源角度进行研究,对XYθ运动平台关键模块展开模态分析及平台误差来源分析。确定运动平台中宏运动、微运动平台的总体结构设计、硬件选取;利用Solid Works三维建模软件建立宏平台模型,并利用MATLAB Simulink其进行模态分析、响应频率分析,分析得到运动定位平台工作的振动耦合误差来源。3、从动力学的角度研究运动平台X轴直线电机和Y轴直线电机之间的位移耦合关系,分析两者位移耦合现象对运动平台位移的影响。分别对运动平台中宏运动平台中的X轴、Y轴建分别立了系统动力学模型及其混合动力学模型,结合了电机具体参数,建立了运动平台X轴、Y轴单输入运动状态下的运动平台机电数学模型和混合输入运动状态下的运动平台机电数学模型。4、运动平台振动耦合误差补偿与仿真。开展运动平台系统控制方法的研究,从传统PID控制器着手,研究运动平台系统运动过程中振动耦合误差补偿方法;研究了系统多变量输入状态下对角阵、前馈解耦及基于神经网络算法的解耦控制方法,通过仿真进行了各算法性能比较,验证所提出的改进神经网络前馈解耦控制算法,对运动平台系统的振动耦合具有较好的抑制作用。5、设计搭建XYθ运动实验平台,进行运动平台系统软件设计。基于所设计的软件及实验系统对运动定位平台的相关性能进行测试分析,同时验证文章提出的振动耦合误差补偿方法。
周建飞[3](2019)在《大行程气浮式精密位移平台系统设计》文中进行了进一步梳理随着表面轮廓测量领域中的精密制造及精密定位技术的不断发展,对适用于精密测量的高精度工作台的要求也是愈来愈高。传统的滚珠丝杠配合步进或伺服电机结构的运动工作台结构可靠、性价比高,得到了广泛的应用。但在该结构中,滚珠丝杠的制造误差无法消除,致使运动平台存在回程误差,影响最终的测量精度。基于此,本文设计了大行程气浮式精密位移工作台,采用气浮导轨配合直线电机的形式,消除回程误差,提高测量精度,可用于表面轮廓的形貌测量。论文的研究工作如下:1、研究了国内外经典及新型支承结构的精密位移工作台,设计了基于气浮支承的大行程精密位移工作台系统。设计计算了关键部件结构,建立了气浮式精密位移工作台的三维模型,确定了驱动控制整体方案系统。2、介绍气浮支承原理,对比分析了不同节流器的特性,选择了合适的气浮形式。理论推导了气浮支承承载力及刚度求解公式,分析了节流孔径、气压大小、气膜厚度及偏心率等对气浮导轨及滑块的承载力及刚度影响,对气浮支承形式进行了参数设计。3、基于理论分析了气浮式位移工作平台的静动态特性,理论与仿真分析了气浮平台的静态应力情况。建立了工作台的动态模型,进行了仿真模态分析,设计实验测试气浮工作台,得到其实际的固有频率。4、搭建了气浮式工作台测量系统的实验系统装置,设计了系统测试软件,测试了工作台样机的精度,补偿分析测量数据提高了测量精度,对加工球面进行了实际轮廓测量,结果表示该精密位移工作台能够达到精密测量领域的轮廓测量要求。
杨建飞[4](2018)在《磁悬浮定位平台控制系统的研究与设计》文中指出在一些高新技术领域,如集成电路制造、精密机械装配、细胞精细作业及超精密测量等,都需要一种大行程、高精度的定位平台。传统的定位平台或多或少都存在相关问题,例如存在机械摩擦、定位精度较差、定位范围有限等。依靠磁悬浮力进行支撑的磁悬浮定位平台被提出并被认为是实现高精度定位的有效装置。因此,对磁悬浮定位平台展开详细研究有着重要的应用价值。本文所设计的磁悬浮定位平台总体结构采用“直线电机+磁悬浮技术”。通过HALBACH型永磁同步直线电机的动子永磁体与定子绕组之间的相互作用产生驱动磁悬浮定位平台运动的竖直悬浮力和水平驱动力,实现了定位平台的悬浮及定位运动。采用理论解析方法和有限元仿真方法对HALBACH永磁阵列和永磁同步直线电机进行了电磁力仿真分析,验证了HALBACH永磁阵列良好的单边特性并获得了相关电磁力参数。其次,建立了定位平台动力学模型,针对定位平台强耦合、非线性的特性,采用DQ解耦及泰勒级数展开近似线性化的方法实现了定位平台竖直和水平方向上的解耦控制和线性化。然后确定了磁悬浮定位平台控制系统硬件及程序设计整体结构。其中以FPGA为核心,完成了外部驱动的程序设计;针对控制算法较复杂的特点,构建了基于MicroBlaze软核的控制器,实现了定位平台的解耦及位置环与电流环双环PID控制。由于磁悬浮定位平台功率较小,对精度要求很高,从而采用线性放大电路设计了定位平台驱动系统。同时对相关传感器进行了选型并设计了信号采集电路,确定了相关器件的参数并验证了传感器的性能。最后搭建了磁悬浮定位平台控制系统Simulink仿真模型和磁悬浮定位平台实验系统,并进行了相关仿真和定位试验,验证了控制系统良好的控制效果和所设计的磁悬浮定位平台软硬件良好的工作性能。
陈永波[5](2017)在《磁悬浮定位平台直线电机结构优化及控制方法研究》文中进行了进一步梳理永磁同步直线电机驱动的磁悬浮精密定位平台因结构简单、密封性好、低摩擦阻力、无磨损、反应速度快等优点,在现代精密加工设备、工业自动化、超精密测量等领域具有广阔的应用前景。但同时由于永磁同步直线电机传动系统强耦合性、非线性、负载扰动等因素的影响,给直线电机高精度运动控制带来一定困难。因此对磁悬浮精密定位平台永磁同步直线电机结构优化及控制技术进行研究,从而提高运动平台系统整体工作性能,具有重要的经济价值和现实意义。本文以磁悬浮二维定位平台为研究对象,对优化定位平台永磁同步直线电机结构及控制系统进行了一系列的研究工作,目的是实现系统高的控制精度和高的响应速度,主要工作内容如下:首先,为了抑制磁悬浮永磁同步直线电机电磁力中的谐波分量,减小直线电机运行中存在的推力波动,本文以HALBACH型永磁同步直线电机为研究对象,提出了一种改进的直线电机结构。利用有限元数值分析软件建立了直线电机三维有限元模型,仿真分析了电机气隙磁场与电磁力。分析结果表明,采用优化的电机结构降低了直线电机电磁力波动,有利于提高磁悬浮运动平台的运行性能。其次,针对磁悬浮运动平台动力学模型强耦合、非线性的特点,利用微分几何柔性变结构控制方法应用于控制系统研究。基于微分几何反馈线性化理论对磁悬浮运动平台的动力学模型进行了状态反馈线性化研究,实现了磁悬浮运动平台悬浮和水平两个子系统的精确线性化和解耦控制。然后根据线性化后的子系统模型设计了变饱和柔性变结构控制器,目的是实现高的调节速度和控制精度。对比仿真实验结果表明该控制器可以实现比传统PID控制和滑模变结构控制更好的控制效果。最后,在进行相关理论研究的基础上,研制加工出了两台实验样机,并进行了性能测试的对比反电动势实验,分析结果验证了优化结构电机的优越性。
张雯雯[6](2017)在《磁悬浮定位平台动态控制技术的研究》文中提出随着IC制造、高速高精密加工等领域的迅速发展,现代工业对定位系统的行程、速度、加速度、精度提出了越来越高的要求。传统的精密定位运动平台已无法满足需求,为了进一步提高定位平台的精度,本文采用悬浮技术和线性驱动技术相结合的机构来代替传统机构设计了磁悬浮定位平台,重点从结构、磁场设计和控制方法三个方面优化磁悬浮定位平台运动性能,实现定位平台的高速高精度定位。针对磁悬浮定位平台复杂的机电耦合特性,设计磁悬浮定位平台的总体结构,并从磁场优化角度,对定位平台电磁驱动部分的推力、推力波动、法向力、齿槽力等方面进行优化,从而确定定位平台几何参数,从拓扑结构上提高定位平台定位精度。基于磁悬浮定位平台电磁结构参数设计与优化,建立悬浮单自由度和平面三自由度力学模型,从而降低控制系统搭建的难度。针对磁悬浮定位平台的高速高精度定位,基于悬浮方向和水平驱动方向力学建模,针对悬浮单自由度方向设计不完全微分PID控制方法,平面三自由度驱动方向设计基于指数趋近律的滑模变结构控制算法,针对单轴同步性误差,设计滑模变结构同步控制器,提高磁悬浮定位平台的定位精度,并对其进行动态跟踪响应仿真研究。在此基础上,搭建了以TMS320F28335为主控芯片的磁悬浮定位平台控制系统,给出了包括电流采样电路、片外ADC模块、激光位移传感器模块、IPM智能功率模块、以及故障检测等电路模块在内的系统硬件电路设计方案。分析了定位平台动子初始寻零位置中断、稳定悬浮的中断、XY平面位移中断、以及基于指数趋近律在内的软件环节的控制策略,完成了磁悬浮定位平台实验系统的搭建。最后,基于磁悬浮定位平台实验系统,对高速高精度定位进行研究,通过实验数据的采集分析,验证了基于本课题控制系统的磁悬浮定位平台能够实现高速高精度定位。
邓赫男[7](2017)在《基于MAXWELL的磁悬浮定位平台建模与仿真研究》文中认为基于磁悬浮技术的精密定位平台能够完全消除传统定位平台由于组件接触等原因而导致的摩擦、磨损、噪声等缺点,且具有低功耗、响应速度快、转速高等一系列优点,因此对现在制造业尤其是微电子制造业领域的技术进步起到了重要作用,同时也在高速、高精运动的定位平台领域得到广泛应用。相比于国外在磁悬浮定位平台方面研究的深入开展与丰硕成果,我国在这方面也开展了相关研究并涌现一批可喜成果,然而随着我国在微电子制造等高尖端应用的飞速发展,对定位平台等精度、响应速度要求越来越高。在此背景下,本文开展利用MAXWELL仿真软件,对TU型多自由度磁悬浮定位平台的电磁特性进行仿真研究,主要研究内容如下:1、根据电磁场的基本理论,分析磁悬浮定位平台的基本工作原理,对比分析LL型形结构磁悬浮定位平台与TU型多自由度磁悬浮定位平台原理结构,重点分析TU型多自由度磁悬浮定位平台的磁路特性与受力特性。2、根据磁路分析结果,结合对各种磁性材料的分析,参考现有的资料,确定TU型多由度磁悬浮定位平台的尺寸以及材料特性,并在MAXWELL中建立仿真模型。3、利用MAXWELL仿真软件分析平台静态磁场分析,平台结构中T型动子与U型定子相对位置发生变化时,整个平台磁场分布变化规律;研究T型动子与U型定子之间的气隙高度对整个平台磁场的影响规律。4、利用MAXWEL仿真软件分析悬浮控制线圈的匝以及线圈中电流对平台悬浮力影响规律;分析动子平面位置变化对悬浮力的影响。
张和洪,龙志强[8](2015)在《高精度磁浮式定位平台控制问题研究》文中研究指明高精度定位平台是光刻机、纳米测量与加工、微装配等微观领域技术的核心部件。磁浮式定位平台由于运动平台和驱动机构采用非接触式的磁浮技术,消除了两者间的摩擦、磨损等对运动精度造成的影响,提高了定位精度,成为近年来国内外精密定位技术研究的热点。简述国内外磁浮式定位平台的发展与研究现状,提出一种三点悬浮式的单运动部式的磁浮式定位平台,建立其悬浮方向上的单电磁铁模型,考虑到模型复杂性与不确定性、间隙干扰、负载扰动等原因对定位平台稳定悬浮控制问题的影响,引入自抗扰控制技术并且进行数值仿真与实现。结果表明,对悬浮方向上的控制问题引入自抗扰控制技术,不仅能实现稳定悬浮控制而且系统具有很强的鲁棒抗干扰能力。
谢虎[9](2015)在《夹层结构磁悬浮纳米定位平台结构设计与控制方法研究》文中提出伴随着传统制造产业向纳米制造产业的发展,为了满足各种纳米制造的实验要求,同时适应微纳米器件的组装及测量、微纳米级机电系统的研究和应用,以及光纤对接、半导体检测、纳米三坐标测量机对于基础平台的研究需求,迫切地需要一种可用于纳米加工、组装、测量及大规模生产的大行程高精度纳米制造平台。本文研究的基于Halbach永磁阵列和平面线圈的双层驱动、夹层结构共平面的大行程磁悬浮纳米精度二维定位平台,实现大行程二维运动,利用纳米精度激光干涉仪检测运动精度并构成控制回路,搭载涡流阻尼系统改善控制品质,采用平面线圈优化垂直方向的位置精度,使用非线性控制理论对XY方向进行解耦控制。全文主要研究内容如下:(1)系统结构设计研究在精密运动及测量系统中,机械结构对系统精度的影响占据大部分比例。为了满足大行程纳米定位要求,需要对系统机械结构分析和优化。因此,本文研究的大行程磁悬浮纳米精度二维定位平台采用双层驱动、夹层结构形式的电磁系统,X、Y方向的驱动共同作用于移动平台上,构成共平面结构消除阿贝误差带来的影响,将运动平台拆分为移动平台+工作平台,细化平台功能,减小平台体积,对称结构的移动平台与工作平台采用柔性支撑连接,克服工作状态下平台热分布不均匀的缺点,保证系统纳米定位精度的获得。(2)磁悬浮定位平台驱动方式及电磁研究本文采用基于Halbach永磁阵列和平面线圈的永磁直线电机双层驱动方式,平台上层同方向的1组2个吸力型直线电机和平台下层另一方向的1组2个斥力型直线电机共同作用,悬浮定位平台并驱动其实现非接触、无摩擦和磨损的运动。为了使绕组线圈的几何精度误差不影响定位系统在垂直方向的精度,要求线圈平面具有很高的平面度,而传统环形线圈的制作工艺使其无法达到较高的几何精度。本文提出采用平面线圈构建直线电机定子绕组,研究平面线圈的设计理论,对平面线圈的可加工性、多层线圈的可行性、回流线设计以及加工制作工艺进行研究和实验,实现线圈高平面度精度,进而建立平面线圈的设计理论。此外,分析线圈结构、电磁场分布、驱动电流、热量产生等关系,优化线圈参数,根据驱动能力要求,分析磁阵列及线圈的数量及配置,建立垂直悬浮力和水平驱动力方程并进行有限元分析,对电磁系统的各项参数进行优化设计,确定最佳工作点。(3)永磁涡流阻尼器研究针对大行程磁悬浮纳米精度二维定位平台基本属于无阻尼系统,阻尼比小、系统控制困难,本文提出在磁悬浮定位平台系统中搭载非接触式永磁涡流阻尼器,提升系统控制品质,增加系统控制稳定性。在分析几种阻尼装置优缺点的基础上,确定采用钕铁硼永磁体研究设计涡流阻尼器,利用解析法和有限元法进行研究分析,并提出将永磁涡流阻尼器看成系统的未建模干扰项,以简化系统控制。(4)控制系统研究磁悬浮系统为非线性强耦合系统,其非线性和耦合性又交互影响,针对本文提出的全新双层驱动、夹层结构电磁系统,采用非线性控制理论,研究磁悬浮系统的非线性解耦控制,分别进行基于泰勒展开式的近似线性化和基于微分几何的精确线性化研究,给出反馈线性化控制律的离散化处理方法,指出基于微分几何的精确线性化方法和空间矢量控制方法的关系。精确反馈线性化结合现代控制理论及方法,实现精确解耦控制。构建基于双DSP+FPGA的磁悬浮定位平台控制系统,将微分几何精确线性化方法分别与PID控制和滑膜变结构控制相结合用于位置环控制,并进行研究。通过对磁悬浮定位平台结构、电磁关系及控制系统的研究,初步实现了预期目标,证明了本文研究的夹层结构磁悬浮纳米定位平台可行性。
孙振宁[10](2015)在《新型夹层式磁悬浮式二维纳米定位平台建模及数字控制系统研究》文中指出随着近年来制造业的飞速发展,对于加工装配精度的要求也在不断提升,传统的加工装配方法精度已经不能满足科技领域的要求。纳米加工、纳米制造、纳米测量和装配等是制造业向高精度、高集成度发展的新的领域。纳米技术需要一种可用于纳米级精度加工,装配的纳米制造平台。近年来,国内外相关研究的热点集中于体积小,精度高,行程大的纳米级定位平台上。相对于技术相当成熟的微米精度及以上定位平台,大行程纳米精度定位平台还处于起步阶段。本文对新型夹层结构磁悬浮二维纳米定位平台的建模及数字控制系统进行了研究,以实现该工作台大行程运动和高精度定位。(1)二维纳米定位平台结构分析及动力学建模为了解决传统磁悬浮定位平台使用堆栈结构存在的阿贝误差问题,本文采用对称的共平面的结构模式克服了堆栈结构的缺点。同时,为了实现悬浮平台中非线性电磁力的线性化,本文针对全新设计的夹层结构平台系统,采有限元法对其结构进行了热力学及静力学分析。完成平台动力学建模,夹层型磁悬浮平台在结构上实现了系统的近似线性化,将大大简化控制器设计。(2)二维纳米定位平台的电磁分析本文中的二维纳米定位平台总体上采用磁悬浮技术加直线电机原理,由直线电机同时提供定位平台的悬浮力和驱动力,实现了系统非接触、无摩擦的驱动。本文采用有限元分析法和解析法对构成直线电机的Halbach永磁阵列磁场及系统的悬浮力和驱动力进行了分析,确定了平台的主要电磁系统参数。(3)二维纳米定位平台数字控制系统研究在完成平台动力学建模的基础上,采用SVPWM空间电压矢量技术和PWM信号作为平台控制的基础。以双DSP+FPGA为核心制作了平台数字控制电路,完成了DSP及FPGA的模块构建,设计了功率驱动电路。完成了以DSP中PWM模块为基础的PWM信号输出调试工作。以QEP计数原理为核心,结合激光干涉仪和FPGA信号处理电路,构建了平台的精密位移反馈系统。
二、微电子制芯领域中磁悬浮精密定位平台的研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、微电子制芯领域中磁悬浮精密定位平台的研究(论文提纲范文)
(1)平面电机Halbach永磁阵列磁场有限元建模及参数优化(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 国内外研究的重点问题 |
1.4 本文主要研究内容 |
第2章 Halbach阵列结构永磁阵列磁场有限元建模 |
2.1 平面电机及其永磁阵列结构 |
2.2 永磁阵列磁场模型 |
2.3 永磁阵列磁场有限元建模 |
2.4 Halbach永磁阵列二维有限元建模 |
2.5 Halbach永磁阵列三维有限元建模 |
2.6 本章小结 |
第3章 基于有限元模型的Halbach永磁阵列磁场参数优化 |
3.1 优化方式及优化算法 |
3.2 基于二维有限元模型的参数优化 |
3.3 基于三维有限元模型的参数优化 |
3.4 永磁体高度(厚度)对参数优化的影响 |
3.5 本章小结 |
第4章 总结与展望 |
参考文献 |
个人在校期间发表学术论文及参与项目 |
获奖情况 |
致谢 |
(2)XYθ运动平台振动耦合误差补偿研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景与研究意义 |
1.2 运动定位平台研究现状 |
1.2.1 精密定位平台概述 |
1.2.2 运动定位平台控制方法研究 |
1.2.3 运动定位平台系统解耦控制现状 |
1.3 论文研究内容 |
第二章 运动平台总体结构与振动耦合分析 |
2.1 引言 |
2.2 宏微复合运动平台总体结构 |
2.3 宏运动平台总体结构设计 |
2.3.1 宏平台电机形式选取 |
2.3.2 宏运动平台连接形式选取 |
2.4 微平台总体结构选择 |
2.5 运动平台振动耦合分析 |
2.5.1 宏平台模态分析 |
2.5.2 运动平台振动耦合误差来源分析 |
2.5.3 运动平台振动耦合来源实验验证 |
2.6 本章小结 |
第三章 运动平台动力学建模 |
3.1 引言 |
3.2 运动平台动力学模型建立 |
3.2.1 运动平台X轴动力学模型 |
3.2.2 运动平台Y轴动力学模型 |
3.3 运动平台直线电机数学模型 |
3.4 运动平台X、Y轴机电数学模型建立 |
3.4.1 运动平台X轴单输入机电数学模型 |
3.4.2 运动平台Y轴单输入机电数学模型 |
3.4.3 运动平台X、Y轴双输入机电数学模型 |
3.4.4 运动平台X、Y轴传递函数计算 |
3.5 本章小结 |
第四章 运动平台振动耦合解耦与仿真 |
4.1 引言 |
4.2 运动平台的振动耦合解耦控制方法设计 |
4.2.1 对角阵解耦控制仿真 |
4.2.2 前馈解耦控制系统 |
4.2.3 神经网络前馈解耦控制系统 |
4.3 运动平台的振动耦合解耦仿真及分析 |
4.3.1 理想状态下的振动耦合仿真 |
4.3.2 考虑外部扰动下的振动耦合仿真 |
4.3.3 模型参数变化下的解耦仿真对比 |
4.4 小结 |
第五章 实验验证与分析 |
5.1 引言 |
5.2 运动平台实验系统搭建 |
5.2.1 运动平台系统控制框架 |
5.2.2 运动平台实验系统硬件组成 |
5.2.3 控制软件系统设计 |
5.2.4 控制软件件系统实现 |
5.3 运动平台实验与分析 |
5.3.1 运动平台光栅尺精度校准实验 |
5.3.2 正弦信号激励下运动平台振动耦合解耦实验 |
5.3.3 不同加速度激励下运动平台振动耦合解耦实验 |
5.4 本章小结 |
结论与展望 |
结论 |
展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(3)大行程气浮式精密位移平台系统设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究的目的与意义 |
1.2 国内外研究概况 |
1.3 本文的安排 |
2 气浮平台结构及控制系统设计 |
2.1 整体实现方案 |
2.2 气浮台结构设计 |
2.3 驱动控制系统设计 |
2.4 本章小结 |
3 气浮支承性能分析 |
3.1 气浮支承工作原理 |
3.2 节流器性能分析 |
3.3 承载力及刚度计算 |
3.4 求解实例 |
3.5 本章小结 |
4 气浮平台静动态分析及实验研究 |
4.1 静态应力分析 |
4.2 动态模型建立 |
4.3 动态仿真分析 |
4.4 固有频率实验 |
4.5 本章小结 |
5 系统实验测试 |
5.1 样机系统搭建 |
5.2 测试软件设计 |
5.3 样机精度测试 |
5.4 系统测试实例 |
5.5 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 未来展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读学位期间取得的成果 |
附录2 工作台精度测试数据 |
(4)磁悬浮定位平台控制系统的研究与设计(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 磁悬浮定位平台国内外研究现状 |
1.3 本文研究内容及章节安排 |
第二章 磁悬浮定位平台结构分析及动力学模型构建 |
2.1 磁悬浮定位平台总体结构 |
2.2 HALBACH型永磁同步直线电机电磁力分析 |
2.2.1 直线电机结构及基本原理 |
2.2.2 HALBACH永磁阵列结构及磁场分析 |
2.2.3 电机定子结构分析 |
2.2.4 HALBACH型永磁同步直线电机电磁理论及有限元分析 |
2.3 磁悬浮定位平台动力学模型构建 |
2.3.1 坐标变换 |
2.3.2 永磁同步直线电机DQ轴模型 |
2.3.3 磁悬浮定位平台动力学模型 |
2.4 本章小结 |
第三章 磁悬浮定位平台硬件设计 |
3.1 磁悬浮定位平台硬件设计方案 |
3.2 控制模块选型与设计 |
3.3 功率驱动模块设计 |
3.4 传感器模块选型与设计 |
3.4.1 电流传感器设计研究 |
3.4.2 竖直位移传感器设计研究 |
3.4.3 水平位移传感器设计研究 |
3.5 上位机通信模块设计 |
3.6 PCB设计 |
3.7 本章小节 |
第四章 磁悬浮定位平台控制系统程序设计 |
4.1 磁悬浮定位平台控制系统程序设计整体结构 |
4.2 磁悬浮定位平台控制系统外部设备驱动部分程序设计 |
4.2.1 电流传感器驱动模块 |
4.2.2 竖直位移传感器驱动模块 |
4.2.3 水平位移传感器驱动模块 |
4.2.4 电机驱动模块 |
4.3 基于MicroBlaze软核的控制部分程序设计 |
4.3.1 位置环PID控制及线性化解耦 |
4.3.2 电流采样及电流环PI控制 |
4.4 上位机通信部分程序设计 |
4.4.1 USB读写流程 |
4.4.2 上位机软件设计 |
4.5 本章小节 |
第五章 磁悬浮定位平台控制系统仿真及定位实验 |
5.1 磁悬浮定位平台控制系统仿真 |
5.2 磁悬浮定位平台试验系统 |
5.2.1 解耦效果试验 |
5.2.2 水平方向定位试验 |
5.3 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 工作总结 |
6.2 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(5)磁悬浮定位平台直线电机结构优化及控制方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 磁悬浮定位平台的研究与发展现状 |
1.2.1 磁悬浮定位平台结构研究现状 |
1.2.2 磁悬浮定位平台控制系统研究现状 |
1.2.3 磁悬浮定位平台测量系统研究现状 |
1.3 本文研究内容及章节安排 |
1.4 课题来源及创新点 |
1.4.1 课题来源 |
1.4.2 创新点 |
第二章 磁悬浮直线电机结构优化设计与电磁场分析 |
2.1 磁悬浮直线电机定位平台结构整体方案设计 |
2.2 HALBACH型永磁同步直线电机结构优化设计研究 |
2.2.1 直线电机基本结构及原理 |
2.2.2 HALBACH型无槽永磁同步直线电机结构设计 |
2.3 HALBACH永磁阵列拓扑结构与磁场解析 |
2.3.1 HALBACH永磁阵列拓扑结构 |
2.3.2 HALBACH永磁同步直线电机数学模型及磁场分析 |
2.4 HALBACH型永磁同步直线电机结构优化设计 |
2.4.1 传统单层与优化的双层HALBACH阵列拓扑结构 |
2.4.2 单层、双层HALBACH永磁阵列磁场有限元仿真分析 |
2.4.3 两种永磁阵列气隙磁场谐波分析 |
2.5 磁悬浮直线电机电磁力分析 |
2.5.1 磁悬浮直线电机电磁力解析 |
2.5.2 直线电机电磁力三维有限元分析 |
2.5.3 直线电机电磁力谐波分析 |
2.6 本章小结 |
第三章 磁悬浮直线电机动力学模型线性化 |
3.1 直线电机矢量控制基本理论 |
3.1.1 坐标变换 |
3.1.2 直线电机DQ轴数学模型 |
3.2 基于微分几何理论的磁悬浮平台动力学模型线性化 |
3.2.1 磁悬浮平台动力学模型 |
3.2.2 磁悬浮平台动力学模型的微分几何精确反馈线性化 |
3.2.3 磁悬浮平台系统的非线性坐标变换 |
3.3 本章小结 |
第四章 磁悬浮直线电机控制方法研究 |
4.1 磁悬浮直线电机控制系统电流环设计 |
4.2 磁悬浮直线电机控制系统位置环设计 |
4.3 磁悬浮直线电机变饱和柔性变结构控制方法研究 |
4.3.1 柔性变结构控制理论基础 |
4.3.2 位置环变饱和柔性变结构控制器设计 |
4.4 磁悬浮直线电机的微分几何柔性变结构控制建模 |
4.4.1 磁悬浮直线电机控制方法正弦跟踪仿真实验 |
4.4.2 磁悬浮直线电机控制方法阶跃跟踪仿真实验 |
4.5 磁悬浮直线电机控制方法对比仿真实验 |
4.5.1 变饱和柔性变结构控制与PID控制对比仿真实验研究 |
4.5.2 变饱和柔性变结构控制与滑模变结构控制对比仿真实验研究 |
4.6 本章小结 |
第五章 磁悬浮定位平台控制系统硬件构建及初步实验 |
5.1 磁悬浮永磁同步直线电机微定位平台样机研制 |
5.2 磁悬浮定位平台控制系统硬件设计方案 |
5.2.1 FPGA数字控制器方案设计 |
5.2.2 传感器元器件选型 |
5.3 样机反电动势实验 |
5.3.1 反电动势实验实施方案 |
5.3.2 反电动势实验波形分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 工作总结 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(6)磁悬浮定位平台动态控制技术的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.2 磁悬浮定位平台国内外研究现状 |
1.2.1 机构形式的研究现状 |
1.2.2 控制技术的研究现状 |
1.3 课题的来源及主要研究内容 |
第二章 磁悬浮定位平台设计 |
2.1 引言 |
2.2 定位平台结构设计 |
2.3 定位平台电磁场优化 |
2.3.1 绕组方案分析 |
2.3.2 几何参数对电磁推力的影响 |
2.3.3 几何参数对电机法向力的影响 |
2.3.4 几何参数对齿槽力的影响 |
2.4 本章小结 |
第三章 磁悬浮定位平台力学模型建立 |
3.1 引言 |
3.2 悬浮方向力学模型建立 |
3.2.1 悬浮方向静力学建模 |
3.2.2 悬浮方向动力学建模 |
3.3 平面三自由度动力学模型建立 |
3.3.1 平面坐标变换 |
3.3.2 平面动力学建模 |
3.4 本章小结 |
第四章 磁悬浮定位平台控制方法研究 |
4.1 引言 |
4.2 悬浮位移控制器设计 |
4.3 XY平面控制器设计 |
4.3.1 滑模变结构控制策略 |
4.3.2 基于指数趋近律滑模变结构速度控制器设计 |
4.3.3 基于指数趋近律滑模变结构位置控制器设计 |
4.4 基于滑模补偿同步平面控制器设计 |
4.5 本章小结 |
第五章 磁悬浮定位平台实验系统搭建与实验分析 |
5.1 引言 |
5.2 系统总体硬件结构 |
5.3 定位平台主控电路设计 |
5.4 定位平台功率电路设计 |
5.4.1 智能功率逆变模块 |
5.4.2 故障检测模块 |
5.5 控制系统软件设计 |
5.5.1 主程序设计 |
5.5.2 中断子程序设计 |
5.5.3 滑模变结构控制程序设计 |
5.6 实验结果与分析 |
5.6.1 实验平台的搭建 |
5.6.2 实验波形采集及结果分析 |
5.7 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间科研成果 |
致谢 |
(7)基于MAXWELL的磁悬浮定位平台建模与仿真研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 论文的组织结构 |
第2章 磁悬浮定位平台的结构与原理 |
2.1 磁悬浮定位平台的基本结构 |
2.2 磁悬浮定位平台工作原理 |
2.3 磁路计算 |
2.4 本章小结 |
第3章 磁悬浮平台的电磁计算方法 |
3.1 电磁计算方法概述 |
3.2 MAXWELL 有限元仿真软件 |
3.3 仿真模型的建立 |
3.4 本章小结 |
第4章 磁悬浮平台的电磁特性仿真 |
4.1 静态磁场仿真 |
4.2 气隙高度对漏磁的影响 |
4.3 悬浮力与线圈匝流关系 |
4.4 本章小结 |
第五章 总结和展望 |
5.1 论文总结 |
5.2 未来展望 |
参考文献 |
致谢 |
(8)高精度磁浮式定位平台控制问题研究(论文提纲范文)
0 引言 |
1 磁浮式定位平台的发展与研究现状 |
1.1 磁浮式定位平台国内外发展现状 |
1.1.1 国外发展现状 |
1.1.2 国内发展现状 |
1.2 磁浮式定位平台国内外研究现状 |
1.2.1 磁浮式定位平台控制器设计 |
1.2.2 磁浮式定位平台测量系统设计 |
2 磁浮式定位平台悬浮方向上悬浮控制问题 |
2.1 磁浮式定位平台单电磁铁模块建模 |
2.2 自抗扰控制技术 |
3 系统仿真与实现 |
4 结论 |
(9)夹层结构磁悬浮纳米定位平台结构设计与控制方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及选题意义 |
1.2 国内外精密定位平台的研究现状 |
1.2.1 国外精密定位平台的研究现状 |
1.2.2 国内精密定位平台的研究现状 |
1.3 直线运动驱动方式及国内外直线电机的研究现状 |
1.3.1 直线运动驱动方式 |
1.3.2 国内外直线电机的研究现状 |
1.3.2.1 直线电机的发展史 |
1.3.2.2 国内外直线电机的研究现状 |
1.4 国内外大行程高精度磁悬浮定位平台及控制方法的研究现状 |
1.4.1 国外大行程高精度磁悬浮定位平台的研究现状 |
1.4.2 国内大行程高精度磁悬浮定位平台研究现状 |
1.4.3 国内外磁悬浮定位控制方法的研究现状 |
1.5 磁悬浮定位平台研究存在的问题 |
1.6 本文的研究内容与主要研究方法 |
1.7 本文的组织结构 |
1.8 本文的主要创新点 |
第2章 磁悬浮定位平台的结构设计 |
2.1 系统总体结构设计研究 |
2.2 直线电机结构研究 |
2.3 系统各部件结构设计研究 |
2.3.1 双层驱动的夹层结构 |
2.3.2 移动平台 |
2.3.3 工作平台 |
2.3.4 柔性支撑 |
2.3.5 永磁涡流阻尼器 |
2.3.6 位移传感器的选择与安装 |
2.4 本章小结 |
第3章 磁悬浮定位平台的电磁研究 |
3.1 永磁直线电机的研究 |
3.1.1 永磁阵列的研究 |
3.1.1.1 动子材料及磁场分析研究 |
3.1.1.2 Halbach永磁阵列的理论仿真分析 |
3.1.1.3 Halbach永磁阵列的参数设计与分析 |
3.1.2 平面线圈的研究 |
3.1.2.1 通电线圈及绕组方式的研究 |
3.1.2.2 平面线圈绕组的电磁场理论分析 |
3.1.2.3 平面线圈的参数设计及电磁热有限元分析 |
3.1.3 Halbach永磁直线电机的电磁力理论及有限元分析 |
3.1.3.1 电磁力理论分析 |
3.1.3.2 电磁力有限元分析 |
3.2 永磁涡流阻尼器的研究 |
3.2.1 结构及工作原理 |
3.2.2 磁场分布及有限元分析 |
3.2.2.1 永磁涡流阻尼器磁场分布 |
3.2.2.2 永磁涡流阻尼器有限元分析 |
3.3 系统总体电磁热分析 |
3.3.1 系统总体的电磁分析 |
3.3.2 系统总体的热分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 磁悬浮定位平台的动力学模型线性化研究 |
4.1 坐标变换 |
4.1.1 坐标变换的基本原理 |
4.1.2 克拉克变换及其逆变换 |
4.1.3 派克变换及其逆变换 |
4.2 磁悬浮定位平台的系统建模 |
4.2.1 永磁直线电机的模型分析 |
4.2.2 基于近似线性化方法的磁悬浮定位平台动力学模型分析 |
4.2.3 基于精确线性化方法的磁悬浮定位平台动力学模型分析 |
4.2.3.1 无外加阻尼器磁悬浮定位平台线性化动力学模型 |
4.2.3.2 有外加阻尼器磁悬浮定位平台线性化动力学模型 |
4.2.3.3 反馈线性化控制律的离散化 |
4.2.3.4 精确线性化与空间矢量控制的关系 |
4.3 本章小结 |
第5章 磁悬浮定位平台的控制系统构建 |
5.1 空间矢量脉冲宽度调制技术研究 |
5.1.1 SVPWM基本原理 |
5.1.2 SVPWM法则推导 |
5.2 控制系统的软硬件设计研究 |
5.2.1 基于双DSP和FPGA的数字控制方案研究 |
5.2.1.1 控制器设计需求分析与设计 |
5.2.1.2 DSP及FPGA研究 |
5.2.2 功率驱动器的研究 |
5.2.3 传感器数据接.电路和信号处理研究 |
5.2.3.1 电流传感器 |
5.2.3.2 位移传感器 |
5.2.4 上位机通信模块研究 |
5.3 本章小结 |
第6章 磁悬浮定位平台的控制系统研究及仿真实验分析 |
6.1 磁悬浮定位平台的控制系统研究 |
6.1.1 磁悬浮定位平台反馈通道建模 |
6.1.1.1 电流环反馈通道 |
6.1.1.2 位置环反馈通道 |
6.1.2 磁悬浮定位平台电流环控制 |
6.1.2.1 电流环的最优控制 |
6.1.2.2 电流环的比例控制 |
6.1.3 磁悬浮定位平台的微分几何PID控制 |
6.1.4 磁悬浮定位平台的微分几何变结构控制 |
6.2 磁悬浮定位平台的控制实验与结果分析 |
6.2.1 控制系统参数及组成 |
6.2.2 位置初始化 |
6.2.3 实验的测试内容 |
6.2.4 PID控制器定位实验 |
6.2.5 滑模控制器定位实验 |
6.3 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
致谢 |
(10)新型夹层式磁悬浮式二维纳米定位平台建模及数字控制系统研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究的目的和意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究目的及意义 |
1.2 磁悬浮技术发展现状 |
1.3 磁悬浮系统驱动控制技术发展 |
1.4 主要研究内容 |
1.4.1 研究磁悬浮技术的意义 |
1.4.2 本文的研究内容 |
第2章 磁悬浮纳米定位平台结构及电磁分析 |
2.1 系统功能和结构介绍 |
2.1.1 系统整体功能设计 |
2.2 磁悬浮定位平台电磁分析 |
2.2.1 直线电机结构 |
2.2.2 Halbach 永磁阵列分析 |
2.2.3 平面线圈绕组电磁力分析 |
2.3 本章总结 |
第3章 磁悬浮纳米定位平台系统的动力学模型 |
3.1 空间矢量控制原理与 DQ 分解 |
3.2 磁悬浮平台的动力学模型 |
3.3 本章小结 |
第4章 磁悬浮定位平台数字控制系统及位移反馈系统 |
4.1 永磁同步直线电机的驱动 |
4.1.1 直线电机控制方式选择 |
4.1.2 SVPWM 技术及其原理 |
4.2 功率放大电路 |
4.2.1 功率放大电路类型的确定 |
4.2.2 驱动电路设计研究 |
4.3 磁悬浮纳米定位平台控制电路研究 |
4.3.1 控制器需求分析 |
4.3.2 DSP 及 FPGA 的选型 |
4.4 定位平台位移反馈系统的构建 |
4.4.1 精密位移测量元件选择 |
4.4.2 定位平台激光干涉仪信号处理 |
4.4.3 USB 传输电路设计 |
4.5 本章小结 |
第5章 实验及仿真分析 |
5.1 平台热力学静力学仿真 |
5.1.1 平台热力学仿真 |
5.1.2 平台静力学分析 |
5.2 驱动电路板的制作 |
5.3 电路 PWM 输出测试 |
5.4 位移反馈系统 |
5.4.1 激光干涉仪差分波输出 |
5.4.2 FPGA 中 QEP 计数模块调试 |
5.4.3 USB 传输电路设计 |
5.5 本章小结 |
第6章 总结 |
参考文献 |
攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
致谢 |
四、微电子制芯领域中磁悬浮精密定位平台的研究(论文参考文献)
- [1]平面电机Halbach永磁阵列磁场有限元建模及参数优化[D]. 牛潞. 西北民族大学, 2021(08)
- [2]XYθ运动平台振动耦合误差补偿研究[D]. 余希达. 广东工业大学, 2020(06)
- [3]大行程气浮式精密位移平台系统设计[D]. 周建飞. 华中科技大学, 2019(03)
- [4]磁悬浮定位平台控制系统的研究与设计[D]. 杨建飞. 石家庄铁道大学, 2018(03)
- [5]磁悬浮定位平台直线电机结构优化及控制方法研究[D]. 陈永波. 石家庄铁道大学, 2017(03)
- [6]磁悬浮定位平台动态控制技术的研究[D]. 张雯雯. 苏州大学, 2017(06)
- [7]基于MAXWELL的磁悬浮定位平台建模与仿真研究[D]. 邓赫男. 吉林大学, 2017(10)
- [8]高精度磁浮式定位平台控制问题研究[J]. 张和洪,龙志强. 黑龙江大学工程学报, 2015(03)
- [9]夹层结构磁悬浮纳米定位平台结构设计与控制方法研究[D]. 谢虎. 北京理工大学, 2015(03)
- [10]新型夹层式磁悬浮式二维纳米定位平台建模及数字控制系统研究[D]. 孙振宁. 北京理工大学, 2015(07)