研讨永磁三自由度永磁同步平面电机定位制约

论文导读：抗干扰能力和鲁棒性。分别对系统进行单自由度定位和三自由度同时定位仿真实验，仿真结果表明所采取的制约对策和制约算法使系统获得较好的定位精度，同时使系统整体具有良好的鲁棒性和稳定性。本论文以永磁同步平面电机直接驱动的三自由度定位平台做为被控对象进行探讨，在Matlab仿真软件的运用下，对以上算法和制约对策进行仿真
摘要：本论文针对永磁同步平面电机驱动三自由度定位平台易受系统参数摄动、负载扰动等不确定因素以及多自由度运动协调等不足进行探讨，利用二阶滑模制约器对平面电机定位平台进行单方向制约，利用干扰观测器、饱和函数和耦合等效扰动相结合的制约对策，使永磁同步平面电机三自由度定位平台实现高精度、快速、三自由度同时定位制约。首先，本论文在对国内外永磁同步平面电机探讨文献的广泛阅读和浅析的基础上，阐述了本论文探讨对象三自由度永磁同步平面电机的工作原理，建立了由永磁同步平面电动机驱动三自由度定位平台的数学模型并加以浅析。根据平面电机工作的特点，浅析其运转历程的动力学模型，并推导了平面电机动子坐标系和定子坐标系之间的联系矩阵。对于现代光刻技术、精密测量、半导体制造设备等精密、超精密加工领域对响应快、精度高的平面驱动装置有着迫切的需求，这样就很有必要通过设计位置伺服制约器来实现永磁同步平面电机驱动平台的精密定位制约。其次，单方向定位制约采取二阶滑模制约对策，基于改善的超螺旋算法，设计了滑模位置伺服制约器来抑制干扰和负载变化的影响，实现了单轴的精确制约，搭建了传统PID制约的伺服制约器并进行了系统仿真，比较结果表明采取改善的超螺旋算法设计的滑模位置制约器能够获得较好的定位精度，且使系统具有较好的鲁棒性，实现了平面电机单方向的高精度定位制约。最后，采取基于干扰观测器的二阶滑模制约对策，设计了低通干扰观测器，对外部扰动观测后进行补偿，设计了基于改善超螺旋算法的二阶滑模位置制约器，干扰观测器和二阶滑模定位制约器两者相互补充，采取饱和函数代替切换函数有效削弱了系统抖振，提升了系统的抗干扰能力和鲁棒性。分别对系统进行单自由度定位和三自由度同时定位仿真实验，仿真结果表明所采取的制约对策和制约算法使系统获得较好的定位精度，同时使系统整体具有良好的鲁棒性和稳定性。本论文以永磁同步平面电机直接驱动的三自由度定位平台做为被控对象进行探讨，在Matlab仿真软件的运用下，对以上算法和制约对策进行仿真和浅析。与传统的定位制约算法相比，三自由度永磁同步平面电机二阶滑模制约能够更好的解决系统的非线性、参数摄动以及不确定因素的影响，实现三自由度定位平台的快速和高精度定位制约，大大提升了永磁同步平面电机驱动定位平台的定位精度和系统的鲁棒性。关键词：永磁同步平面电机论文二阶滑模制约论文超螺旋算法论文干扰观测器论文饱和函数论文
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Abstract7-9
目录9-11
第一章 绪论11-22

1.1 课题探讨的目的和作用11-12

1.2 国内外探讨近况12-19

1.2.1 变磁阻式平面电动机13-14

1.2.2 感应式平面电动机14

1.2.3 永磁同步型平面电动机14-17

1.2.4 工业上的运用17-19

1.3 平面电机制约策略概述19-21

1.4 本论文的主要探讨内容21-22

第二章 永磁平面电动机的工作原理及数学模型22-32

2.1 永磁平面电动机的结构22-25

2.

1.1 永磁阵列分类22-24

2.

1.2 线圈阵列分类24-25

2.2 永磁同步平面电动机工作原理25-26

2.3 永磁同步平面电动机数学模型26-31

2.3.1 坐标变换（位置坐标转换）26-28

2.3.2 受力浅析28-29

2.3.3 永磁同步平面电动机动力学浅析29-31

2.4 本章小结31-32

第三章 基于二阶滑模的三自由度定位制约32-44

3.1 二阶滑模变结构制约32-38

3.

1.1 传统滑模制约32-33

3.

1.2 二阶滑模33-35

3.

1.3 二阶滑模制约算法35-38

3.2 制约律设计38-40
3.

2.1 滑模面选取38-39

3.

2.2 改善的超螺旋算法39-40

3.3 仿真结果及浅析40-43

3.4 本章小结43-44

第四章 基于干扰观测器的滑模运动制约44-60

4.1 干扰观测器44-51

4.

1.1 干扰观测器原理44-48

4.

1.2 低通滤波器设计48-51

4.2 单轴位置制约器设计51-53

4.3 三自由度位置制约器设计53-54

4.4 仿真结果与浅析54-59

4.5 本章小结59-60

第五章 结论60-61
参考文献61-65
在学探讨成果65-66
致谢66