超精密氣浮定位工作臺(tái)技術(shù)

內(nèi)容概要

　　本書的主要包括超精密氣浮支承技術(shù)和精密定位工作臺(tái)電磁直接驅(qū)動(dòng)的基本理論和技術(shù)；超精密氣浮支承的建模、有限元分析方法及其數(shù)值計(jì)算的理論與方法；超精密氣浮定位工作臺(tái)的動(dòng)力學(xué)建模及其動(dòng)態(tài)特性分析；超精密定位工作臺(tái)的定位運(yùn)動(dòng)分析及其控制方法研究?！　”緯勺鳛閿?shù)字制造設(shè)備、精密加工設(shè)備、精密測(cè)量?jī)x器、生物醫(yī)藥裝備等行業(yè)科研技術(shù)人員的參考書，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)的研究生教材。

書籍目錄

0 緒論0.1 超精密氣浮定位工作臺(tái)簡(jiǎn)介0.2 超精密定位工作臺(tái)的發(fā)展概況0.2.1 超精密定位工作臺(tái)的發(fā)展過(guò)程0.2.2 國(guó)外超精密定位工作臺(tái)技術(shù)的現(xiàn)狀0.2.3 國(guó)內(nèi)超精密定位工作臺(tái)技術(shù)的現(xiàn)狀0.3 超精密定位工作臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)0.3.1 定位工作臺(tái)的直線導(dǎo)向技術(shù)0.3.2 定位工作臺(tái)的控制技術(shù)0.3.3 定位工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)0.3.4 定位工作臺(tái)的測(cè)量技術(shù)0.3.5 定位工作臺(tái)的材料0.4 本書的研究目的和主要內(nèi)容0.4.1 本書的研究目的0.4.2 本書的主要內(nèi)容1 永磁同步直線電動(dòng)機(jī)的基本原理及其控制1.1 永磁同步直線電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理1.1.1 基本結(jié)構(gòu)1.1.2 工作原理1.2 直線電動(dòng)機(jī)的建模與分析1.2.1 永磁同步直線電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型1.2.2 永磁同步直線電動(dòng)機(jī)中的磁場(chǎng)1.2.3 永磁同步直線電動(dòng)機(jī)的電磁參數(shù)1.2.4 永磁同步直線電動(dòng)機(jī)的d-a印軸模型和推力1.3 交流永磁同步直線電動(dòng)機(jī)的控制1.3.1 傳統(tǒng)控制策略1.3.2 現(xiàn)代控制策略1.3.3 智能控制策略1.4 本章小結(jié)2 氣浮軸承模型及有限元分析法2.1 靜壓氣浮支承潤(rùn)滑系統(tǒng)概述2.1.1 靜壓氣浮支承潤(rùn)滑系統(tǒng)的組成2.1.2 靜壓氣浮軸承的節(jié)流形式2.1.3 靜壓氣浮軸承的節(jié)流原理2.1.4 氣浮導(dǎo)軌的類型2.2 氣浮軸承潤(rùn)滑問(wèn)題的描述2.2.1 小孔流量節(jié)流公式2.2.2 雷諾方程式2.2.3 氣浮軸承潤(rùn)滑問(wèn)題的變分表示法2.3 用有限元法解氣浮軸承的靜壓潤(rùn)滑問(wèn)題2.3.1 有限元的劃分與插值函數(shù)2.3.2 氣浮軸承潤(rùn)滑方程的有限元法2.3.3 有限元的計(jì)算過(guò)程2.4 氣浮軸承的靜壓潤(rùn)滑穩(wěn)定性2.4.1 影響氣浮軸承穩(wěn)定性的因素2.4.2 提高氣浮軸承穩(wěn)定性的措施2.5 本章小結(jié)3 氣浮軸承動(dòng)力學(xué)建模與參數(shù)辨識(shí)3.1 氣浮軸承的主要性能參數(shù)3.1.1 氣浮軸承的靜態(tài)特性及主要參數(shù)3.1.2 氣浮軸承的動(dòng)態(tài)特性及主要參數(shù)3.2 氣浮軸承性能參數(shù)的仿真計(jì)算與辨識(shí)3.2.1 氣浮軸承性能參數(shù)的辨識(shí)方法3.2.2 矩形氣浮軸承的特性及主要參數(shù)辨識(shí)3.2.3 環(huán)形氣浮軸承的特性及主要參數(shù)辨識(shí)3.3 氣浮軸承參數(shù)的實(shí)驗(yàn)辨識(shí)方法3.3.1 靜態(tài)測(cè)試方法3.3.2 動(dòng)態(tài)測(cè)試方法3.4 本章小結(jié)4 氣浮軸承動(dòng)力學(xué)性能參數(shù)分析4.1 結(jié)構(gòu)形狀對(duì)性能參數(shù)的影響4.1.1 分析方法4.1.2 仿真模型4.1.3 有限元計(jì)算結(jié)果與分析比較4.1.4 結(jié)構(gòu)形狀與性能參數(shù)之間的關(guān)系4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)性能參數(shù)的影響4.2.1 節(jié)流孔直徑的影響4.2.2 節(jié)流孔高度的影響4.2.3 壓力腔高度的影響4.2.4 壓力腔寬度的影響4.2.5 壓力腔長(zhǎng)度的影響4.2.6 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)與性能參數(shù)之間的關(guān)系4.3 工藝參數(shù)對(duì)性能參數(shù)的影響4.3.1 氣膜厚度的影響4.3.2 供氣壓力的影響4.3.3 工藝參數(shù)與性能參數(shù)之間的關(guān)系4.4 本章小結(jié)5 超精密氣浮定位工作臺(tái)動(dòng)力學(xué)特性研究5.1 氣浮定位工作臺(tái)的數(shù)學(xué)模型5.1.1 氣浮定位工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)5.1.2 氣浮定位工作臺(tái)的動(dòng)力學(xué)模型5.2 動(dòng)力學(xué)參數(shù)的求解5.3 動(dòng)態(tài)特性的仿真分析5.3.1 系統(tǒng)幅值的仿真計(jì)算5.3.2 固有頻率的計(jì)算5.3.3 外力對(duì)定位工作臺(tái)動(dòng)態(tài)特性的影響5.3.4 剛度對(duì)定位工作臺(tái)動(dòng)態(tài)特性的影響5.4 超精密氣浮定位工作臺(tái)動(dòng)態(tài)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究5.4.1 非氣浮狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析5.4.2 氣浮狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析5.4.3 基座中心至氣浮軸承中心的傳遞函數(shù)分析5.4.4 y向直線電動(dòng)機(jī)的定子至動(dòng)子的傳遞函數(shù)分析5.4.5 頻率對(duì)剛度參數(shù)靈敏度的影響5.4.6 直線電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)多參數(shù)靈敏度分析與優(yōu)化5.5 本章小結(jié)6 超精密氣浮定位工作臺(tái)定位精度研究6.1 氣浮定位工作臺(tái)直線運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型6.2 混合趨近律的滑模變結(jié)構(gòu)控制模型的建立與仿真6.2.1 滑動(dòng)模態(tài)及滑模變結(jié)構(gòu)控制的基本概念6.2.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制仿真模型的建立6.2.3 基于混合趨近律的滑模變結(jié)構(gòu)控制方法6.2.4混合趨近律的滑模變結(jié)構(gòu)控制方法的仿真6.3 定位工作臺(tái)輸出位移的仿真實(shí)驗(yàn)與精度分析6.3.1 輸出位移的仿真實(shí)驗(yàn)6.3.2 控制精度的分析6.4 超精密氣浮定位工作臺(tái)的定位精度實(shí)驗(yàn)6.4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及測(cè)量系統(tǒng)6.4.2 水平直線度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析6.4.3 垂直直線度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析6.4.4 非氣浮狀態(tài)下的定位精度實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析6.4.5 氣浮狀態(tài)下的定位精度實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析6.5 本章小結(jié)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　0 緒論　　超精密定位工作臺(tái)是超精密機(jī)械中的一種典型部件，它為微光刻技術(shù)、數(shù)控加工、生物技術(shù)、納米表面形貌測(cè)量等領(lǐng)域提供了一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)超精密定位和精確運(yùn)動(dòng)的載物平臺(tái)。隨著信息時(shí)代的到來(lái)，微細(xì)加工技術(shù)和生物技術(shù)的特征尺寸越來(lái)越小，逐步進(jìn)入亞微米級(jí)乃至納米級(jí)、亞納米級(jí)精度，超精密定位工作臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)如驅(qū)動(dòng)技術(shù)、導(dǎo)向技術(shù)和控制技術(shù)都在逐步提高，并且隨著所需精度的提高，超精密工作臺(tái)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題顯得越來(lái)越重要。目前，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者根據(jù)不同的研究重點(diǎn)開(kāi)發(fā)了多種精密定位實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)，對(duì)超精密定位工作臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展了相關(guān)的研究，推動(dòng)了超精密定位工作臺(tái)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步?！　?.1 超精密氣浮定位工作臺(tái)簡(jiǎn)介　　微光刻技術(shù)、數(shù)控加工、生物技術(shù)等領(lǐng)域的迅速發(fā)展，對(duì)精密定位工作臺(tái)的精度、運(yùn)行速度、行程、自動(dòng)化程度和可靠性等提出了更高的要求。這些要求并非是孤立的，其中一些要求往往是相互聯(lián)系和相互制約的。例如：定位工作臺(tái)的高速度和高精度要求是相互矛盾的，為了滿足高精度的要求，定位工作臺(tái)的最小運(yùn)動(dòng)量（或位移分辨率）要越小越好，而在伺服系統(tǒng)調(diào)速比有限的情況下，定位工作臺(tái)的速度又不能隨意地提高；長(zhǎng)行程和高精度的要求也是矛盾的，行程越長(zhǎng)，意味著在同樣精度要求規(guī)定位工作臺(tái)中的導(dǎo)軌直線度誤差就越敏感，對(duì)零部件的加工和安裝精度要求也更勾苛刻，即定位工作臺(tái)的行程受到現(xiàn)有加工和安裝精度的限制；自動(dòng)化程度與可靠性也是一對(duì)矛盾，自動(dòng)化程度越高，系統(tǒng)越復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)高的可靠性就越Ⅲ難，間時(shí)，高精度、高速度、長(zhǎng)行程對(duì)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)也提出了挑戰(zhàn)。而在這眾多的矛盾中，最突出的是如何消除精密定位工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)部件間的摩擦。解決這一矛盾的有效方法之一就是采用氣浮技術(shù)，因而也就出現(xiàn)了基于氣浮支承和直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的超精密、長(zhǎng)行程氣浮定位工作臺(tái)。

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