陈东生 吉 方 蓝 河

（中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，四川绵阳 621900）

与旋转电动机相比，直线电动机驱动消除了中间传动机构，结构简单、摩擦小、无齿隙误差、响应快、精度高，但直线电动机中间环节的消除使得外部干扰无衰减地直接作用于直线电动机，同时采用静压支撑，其系统阻尼系数很小，这使得定位机构对振动干扰更加敏感。此外，直线电动机存在固有的推力波动，是影响伺服控制精度的主要原因，这种推力波动将引起速度波动、机械振动和噪声，甚至导致系统失稳。因此，需要从系统设计、硬件性能、伺服精密调整方面来提高和优化直线电动机的驱动特性与控制系统的鲁棒性，减小外来扰动对伺服系统的影响，提高伺服系统刚度;提高静压支撑下直线电动机驱动的直线平台的高动态特性、高精度定位、高稳态特性。本文就在气浮支撑的直线电动机驱动的设计与调试过程中遇到的问题进行分析，并提出解决办法，以供大家借鉴。

1 直线电动机驱动系统构成

本直线电动机驱动系统用于驱动气浮支撑的精密定位台，需要实现平台的高精度定位。直线电动机伺服驱动系统采用高精度直线光栅尺进行闭环位置检测，整个系统设计为基于观察器的三层控制模式:即采用具有位置反馈、速度反馈和电流反馈的三闭环结构形式，如图1所示。

系统采用无铁芯直线电动机，光栅尺采用HEIDENHAIN公司的敞开式高精度光栅尺，其分辨率为0.005 μm，将光栅尺位置信号直接反馈到驱动器，在驱动器内部实现全数字的位置环、速度环和电流环控制，电流环通过PWM控制信号到IGBT功率单元，然后通过U、V、W实现对电动机的驱动。……