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0绪论 1

0.1超精密气浮定位工作台简介 1

0.2超精密定位工作台的发展概况 2

0.2.1超精密定位工作台的发展过程 2

0.2.2国外超精密定位工作台技术的现状 4

0.2.3国内超精密定位工作台技术的现状 9

0.3超精密定位工作台的关键技术 9

0.3.1定位工作台的直线导向技术 9

0.3.2定位工作台的控制技术 11

0.3.3定位工作台的驱动技术 11

0.3.4定位工作台的测量技术 13

0.3.5定位工作台的材料 14

0.4本书的研究目的和主要内容 15

0.4.1本书的研究目的 15

0.4.2本书的主要内容 16

1永磁同步直线电动机的基本原理及其控制 17

1.1永磁同步直线电动机的结构和工作原理 18

1.1.1基本结构 18

1.1.2工作原理 21

1.2直线电动机的建模与分析 23

1.2.1永磁同步直线电动机的数学模型 23

1.2.2永磁同步直线电动机中的磁场 25

1.2.3永磁同步直线电动机的电磁参数 28

1.2.4永磁同步直线电动机的d-q轴模型和推力 33

1.3交流永磁同步直线电动机的控制 36

1.3.1传统控制策略 37

1.3.2现代控制策略 37

1.3.3智能控制策略 39

1.4本章小结 40

2气浮轴承模型及有限元分析法 41

2.1静压气浮支承润滑系统概述 42

2.1.1静压气浮支承润滑系统的组成 42

2.1.2静压气浮轴承的节流形式 43

2.1.3静压气浮轴承的节流原理 44

2.1.4气浮导轨的类型 45

2.2气浮轴承润滑问题的描述 45

2.2.1小孔流量节流公式 45

2.2.2雷诺方程式 46

2.2.3气浮轴承润滑问题的变分表示法 48

2.3用有限元法解气浮轴承的静压润滑问题 49

2.3.1有限元的划分与插值函数 49

2.3.2气浮轴承润滑方程的有限元法 53

2.3.3有限元的计算过程 59

2.4气浮轴承的静压润滑稳定性 64

2.4.1影响气浮轴承稳定性的因素 64

2.4.2提高气浮轴承稳定性的措施 65

2.5本章小结 65

3气浮轴承动力学建模与参数辨识 66

3.1气浮轴承的主要性能参数 66

3.1.1气浮轴承的静态特性及主要参数 67

3.1.2气浮轴承的动态特性及主要参数 70

3.2气浮轴承性能参数的仿真计算与辨识 72

3.2.1气浮轴承性能参数的辨识方法 72

3.2.2矩形气浮轴承的特性及主要参数辨识 74

3.2.3环形气浮轴承的特性及主要参数辨识 83

3.3气浮轴承参数的实验辨识方法 93

3.3.1静态测试方法 93

3.3.2动态测试方法 95

3.4本章小结 108

4气浮轴承动力学性能参数分析 109

4.1结构形状对性能参数的影响 109

4.1.1分析方法 109

4.1.2仿真模型 109

4.1.3有限元计算结果与分析比较 111

4.1.4结构形状与性能参数之间的关系 117

4.2结构设计对性能参数的影响 118

4.2.1节流孔直径的影响 118

4.2.2节流孔高度的影响 122

4.2.3压力腔高度的影响 126

4.2.4压力腔宽度的影响 130

4.2.5压力腔长度的影响 132

4.2.6结构设计参数与性能参数之间的关系 134

4.3工艺参数对性能参数的影响 135

4.3.1气膜厚度的影响 135

4.3.2供气压力的影响 140

4.3.3工艺参数与性能参数之间的关系 144

4.4本章小结 145

5超精密气浮定位工作台动力学特性研究 146

5.1气浮定位工作台的数学模型 147

5.1.1气浮定位工作台的结构 147

5.1.2气浮定位工作台的动力学模型 148

5.2动力学参数的求解 149

5.3动态特性的仿真分析 152

5.3.1系统幅值的仿真计算 153

5.3.2固有频率的计算 153

5.3.3外力对定位工作台动态特性的影响 155

5.3.4刚度对定位工作台动态特性的影响 156

5.4超精密气浮定位工作台动态参数的实验研究 158

5.4.1非气浮状态下的动态特性实验结果与分析 159

5.4.2气浮状态下的动态特性实验结果与分析 161

5.4.3基座中心至气浮轴承中心的传递函数分析 162

5.4.4Y向直线电动机的定子至动子的传递函数分析 164

5.4.5频率对刚度参数灵敏度的影响 166

5.4.6直线电动机系统多参数灵敏度分析与优化 170

5.5本章小结 178

6超精密气浮定位工作台定位精度研究 180

6.1气浮定位工作台直线运动的数学模型 180

6.2混合趋近律的滑模变结构控制模型的建立与仿真 182

6.2.1滑动模态及滑模变结构控制的基本概念 182

6.2.2滑模变结构控制仿真模型的建立 185

6.2.3基于混合趋近律的滑模变结构控制方法 185

6.2.4混合趋近律的滑模变结构控制方法的仿真 187

6.3定位工作台输出位移的仿真实验与精度分析 192

6.3.1输出位移的仿真实验 192

6.3.2控制精度的分析 198

6.4超精密气浮定位工作台的定位精度实验 199

6.4.1实验系统及测量系统 199

6.4.2水平直线度的实验结果与分析 202

6.4.3垂直直线度的实验结果与分析 206

6.4.4非气浮状态下的定位精度实验结果与分析 209

6.4.5气浮状态下的定位精度实验结果与分析 210

6.5本章小结 211

参考文献 212