五自由度磁力驱动平台的设计与仿真分析*

2021-10-11王韬宇徐方超赵海宁

机械工程与自动化 2021年5期

王韬宇，孙凤，张明，李强，徐方超，赵海宁

(沈阳工业大学机械工程学院，辽宁沈阳 110870)

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磁力驱动技术因其响应快、无接触摩擦无需润滑、易于实现结构紧凑及多自由度运动等优势受到国内外广泛关注，并取得了许多研究成果。中南大学的陈启会等[1]设计了一种平面型的磁悬浮驱动平台，驱动单元采用差动控制，不仅提供了控制灵敏性，还保证了系统具有一定的刚度。李群名等[2]通过对平台的机电耦合动力学模型进行运动稳定性分析,得到了平台实现稳定悬浮时控制参数范围，并通过实验验证了此范围内平台系统在稳定悬浮时具有良好的动、静态性能。以色列Ben-Gurion大学的学者们研制了一种六自由度精密定位台，平台由三组横向磁组和三组垂向磁组组成，可以实现0.4 mm的平动行程和±1.2 μrad的转动行程[3]。青岛理工大学的武倩倩等[4]设计了一种六自由度的磁悬浮隔振平台，并提出了双闭环的控制策略，使系统在低频到中高频带内实现隔振控制，在极低频带内实现跟踪控制。沈阳工业大学的鲁煜莹等[5]对磁悬浮直线同步电机进行研究，建立了系统数学模型，并通过仿真分析，证明了磁悬浮系统具有较好的抗干扰能力。

本文提出了一种紧凑型五自由度磁力驱动平台，采用6组差动电磁铁实现五自由度的运动。对五自由度磁力驱动平台进行了数学建模，通过PID控制对平台系统进行仿真分析，证明了平台能够实现稳定悬浮。