為了消除數(shù)控加工中心移動橫梁與導軌之間的摩擦對加工精度的影響。本文利用 電磁懸浮技術將橫梁完全懸浮起來，從而徹底消除摩擦，有效地提高了加工精度。由 于加工中心移動橫梁是由雙電磁懸浮系統(tǒng)共同懸浮，兩個懸浮系統(tǒng)由機械橫梁聯(lián)系在 一起，因此它們之間存在著耦合關系。分析雙電磁懸浮系統(tǒng)的受力情況得出它們的耦 合關系是本文重要內(nèi)容之一。耦合的存在并不一定都是不利的?？梢岳脵C械橫梁的 協(xié)同強迫性增加兩個電磁懸浮系統(tǒng)的同步性能，從而提高移動橫梁水平方向懸浮的穩(wěn) 定性和零件的加工精度。耦合的不利方面體現(xiàn)在：由于兩個懸浮系統(tǒng)不可能完全相同， 因此在橫梁啟動懸浮或穩(wěn)定運行后其中一個懸浮系統(tǒng)受到干擾時，耦合的存在會使兩 個懸浮系統(tǒng)同時受到干擾。從解耦的角度出發(fā)設計解耦控制器將兩個電磁懸浮系統(tǒng)解 耦成兩個獨立的系統(tǒng)。本文還對解耦后的單電磁懸浮系統(tǒng)進行了控制器的設計。針對 數(shù)控加工中心龍門磁懸浮系統(tǒng)的耦合情況的分析和單電磁懸浮系統(tǒng)的控制算法的研 究本文從以下六個方面對數(shù)控加工中心進行介紹和說明。

第一章主要介紹了電磁懸浮技術的發(fā)展背景以及龍門數(shù)控加工中心采用電磁懸 浮技術的意義。同時介紹了幾種電磁懸浮系統(tǒng)的常用控制算法和對耦合系統(tǒng)解耦的控 制方法。

第二章主要介紹了電磁懸浮系統(tǒng)和龍門數(shù)控加工中心的基本結構，通過電磁感應 原理、牛頓第二定律推導出電磁懸浮系統(tǒng)的數(shù)學模型。

第三章對同步控制技術進行了簡述，分析得出非線性雙電磁懸浮系統(tǒng)的耦合關 系。利用機械橫梁協(xié)同強迫性，并考慮到氣隙和速度是電磁懸浮系統(tǒng)的主要性能指標, 因此設計了速度、氣隙雙重交叉耦合同步控制器來降低兩個懸浮系統(tǒng)的同步偏差。仿 真結果表明所設計的控制器取得了較好的效果。

第四章對設計的雙電磁懸浮系統(tǒng)的解耦控制器進行了介紹。逆系統(tǒng)方法可以得到 滿意的解耦效果，而且逆系統(tǒng)可以使非線性系統(tǒng)具有線性系統(tǒng)的特性，從而降低了解 耦后獨立系統(tǒng)的控制器設計的難度。由于非線性系統(tǒng)的精確的數(shù)學模型難以建立，因 此本文采用支持向量機逼近雙電磁懸浮系統(tǒng)的逆系統(tǒng)達到解耦控制的目的。

第五章主要介紹了單電磁懸浮系統(tǒng)的無源控制器設計。建立出單電磁懸浮系統(tǒng)磁 鏈模型，通過配置新的互聯(lián)陣和耗散陣，求得哈密爾頓偏微分方程組并求解。最后推 出無源控制器的表達式。仿真結果表明無源控制器加快了電磁懸浮系統(tǒng)的響應速度和 加強了抵抗干擾的能力。

第六章概括總結了數(shù)控加工中心采用電磁懸浮系統(tǒng)后所帶來的優(yōu)勢。并對雙電磁 懸浮系統(tǒng)耦合分析存在的不足之處進行了說明。對解耦控制算法的改進以及解耦后的 單電磁懸浮系統(tǒng)的控制算法研究和設計進行了展望。