超精密气浮定位工作台技术

0绪论

0．1超精密气浮定位工作台简介

0．2超精密定位工作台的发展概况

0．2．1超精密定位工作台的发展过程

0．2．2国外超精密定位工作台技术的现状

0．2．3国内超精密定位工作台技术的现状

0．3超精密定位工作台的关键技术

0．3．1定位工作台的直线导向技术

0．3．2定位工作台的控制技术

0．3．3定位工作台的驱动技术

0．3．4定位工作台的测量技术

0．3．5定位工作台的材料

0．4本书的研究目的和主要内容

0．4．1本书的研究目的

0．4．2本书的主要内容

1永磁同步直线电动机的基本原理及其控制

1．1永磁同步直线电动机的结构和工作原理

1．1．1基本结构

1．1．2工作原理

1．2直线电动机的建模与分析

1．2．1永磁同步直线电动机的数学模型

1．2．2永磁同步直线电动机中的磁场

1．2．3永磁同步直线电动机的电磁参数

1．2．4永磁同步直线电动机的d-a印轴模型和推力

1．3交流永磁同步直线电动机的控制

1．3．1传统控制策略

1．3．2现代控制策略

1．3．3智能控制策略

1．4本章小结

2气浮轴承模型及有限元分析法

2．1静压气浮支承润滑系统概述

2．1．1静压气浮支承润滑系统的组成

2．1．2静压气浮轴承的节流形式

2．1．3静压气浮轴承的节流原理

2．1．4气浮导轨的类型

2．2气浮轴承润滑问题的描述

2．2．1小孔流量节流公式

2．2．2雷诺方程式

2．2．3气浮轴承润滑问题的变分表示法

2．3用有限元法解气浮轴承的静压润滑问题

2．3．1有限元的划分与插值函数

2．3．2气浮轴承润滑方程的有限元法

2．3．3有限元的计算过程

2．4气浮轴承的静压润滑稳定性

2．4．1影响气浮轴承稳定性的因素

2．4．2提高气浮轴承稳定性的措施

2．5本章小结

3气浮轴承动力学建模与参数辨识

3．1气浮轴承的主要性能参数

3．1．1气浮轴承的静态特性及主要参数

3．1．2气浮轴承的动态特性及主要参数

3．2气浮轴承性能参数的仿真计算与辨识

3．2．1气浮轴承性能参数的辨识方法

3．2．2矩形气浮轴承的特性及主要参数辨识

3．2．3环形气浮轴承的特性及主要参数辨识

3．3气浮轴承参数的实验辨识方法

3．3．1静态测试方法

3．3．2动态测试方法

3．4本章小结

4气浮轴承动力学性能参数分析

4．1结构形状对性能参数的影响

4．1．1分析方法

4．1．2仿真模型

4．1．3有限元计算结果与分析比较

4．1．4结构形状与性能参数之间的关系

4．2结构设计对性能参数的影响

4．2．1节流孔直径的影响

4．2．2节流孔高度的影响

4．2．3压力腔高度的影响

4．2．4压力腔宽度的影响

4．2．5压力腔长度的影响

4．2．6结构设计参数与性能参数之间的关系

4．3工艺参数对性能参数的影响

4．3．1气膜厚度的影响

4．3．2供气压力的影响

4．3．3工艺参数与性能参数之间的关系

4．4本章小结

5超精密气浮定位工作台动力学特性研究

5．1气浮定位工作台的数学模型

5．1．1气浮定位工作台的结构

5．1．2气浮定位工作台的动力学模型

5．2动力学参数的求解

5．3动态特性的仿真分析

5．3．1系统幅值的仿真计算

5．3．2固有频率的计算

5．3．3外力对定位工作台动态特性的影响

5．3．4刚度对定位工作台动态特性的影响

5．4超精密气浮定位工作台动态参数的实验研究

5．4．1非气浮状态下的动态特性实验结果与分析

5．4．2气浮状态下的动态特性实验结果与分析

5．4．3基座中心至气浮轴承中心的传递函数分析

5．4．4y向直线电动机的定子至动子的传递函数分析

5．4．5频率对刚度参数灵敏度的影响

5．4．6直线电动机系统多参数灵敏度分析与优化

5．5本章小结

6超精密气浮定位工作台定位精度研究

6．1气浮定位工作台直线运动的数学模型

6．2混合趋近律的滑模变结构控制模型的建立与仿真

6．2．1滑动模态及滑模变结构控制的基本概念

6．2．2滑模变结构控制仿真模型的建立

6．2．3基于混合趋近律的滑模变结构控制方法

6．2．4混合趋近律的滑模变结构控制方法的仿真

6．3定位工作台输出位移的仿真实验与精度分析

6．3．1输出位移的仿真实验

6．3．2控制精度的分析

6．4超精密气浮定位工作台的定位精度实验

6．4．1实验系统及测量系统

6．4．2水平直线度的实验结果与分析

6．4．3垂直直线度的实验结果与分析

6．4．4非气浮状态下的定位精度实验结果与分析

6．4．5气浮状态下的定位精度实验结果与分析

6．5本章小结

参考文献

　　超精密定位工作台技术是集机械学、电子学、光学、计算机控制技术于一体的综合性技术，为IC制造技术、精密加工技术、精密测量技术等提供精密定位装置。本书系统阐述了超精密气浮定位工作台中的气浮支承技术、系统动力学、超精密定位运动及其控制等基本理论与方法。　　本书的主要内容包括：超精密气浮支承技术和精密定位工作台电磁直接驱动的基本理论和技术；超精密气浮支承的建模、有限元分析方法及其数值计算的理论与方法；超精密气浮定位工作台的动力学建模及其动态特性分析；超精密定位工作台的定位运动分析及其控制方法研究。　　本书可作为数字制造设备、精密加工设备、精密测量仪器、生物医药装备等行业科研技术人员的参考书，也可作为高等院校相关专业的研究生教材。