[发明专利]一种磁悬浮精密运动定位平台的解耦控制方法

权利要求书

1.一种磁悬浮精密运动定位平台的解耦控制方法，f₁、f₂、f₃及f₄分别为磁悬浮精密运动定位平台上悬浮体内部关于悬浮体几何中心对称分布的 第一电磁铁、第二电磁铁、第三电磁铁和第四电磁铁所对应的电磁力，其特征在 于，包括以下步骤：

1)测量f₁、f₂和f₃：f₁、f₂和f₃通过传感器测得或者用以下方法测得： 先实时检测第一电磁铁、第二电磁铁、第三电磁铁的磁极表面与定子之间的气隙 z₁、z₂及z₃，再测量第一电磁铁、第二电磁铁、第三电磁铁当前的控制电流i₁、 i₂及i₃；采用下列方法之一计算得到f₁、f₂和f₃的值：

A)运用公式电磁力公式f_k＝F_k(i_k，z_k)(k＝1～3)计算f₁、f₂和f₃的值；公式 f_k＝F_k(i_k，z_k)为根据电磁力动力学计算中电磁铁电磁力与电流及气隙关系式；

B)运用神经网络建立平台的电磁力与电流及气隙之间的关系模型，采集 一系列气隙值z₁、z₂、z₃分别和气隙值z₁、z₂、z₃、相对应的i₁、i₂、i₃、以及传 感器所测到相应的电磁力f₁、f₂、f₃对神经网络进行学习和训练而得到基于神经 网络的模型f₁＝N₁(i₁，z₁)、f₂＝N₂(i₂，z₂)、f₃＝N₃(i₃，z₃)，再根据当前的气隙值z₁、 z₂、z₃、和相对应的i₁、i₂、i₃、，结合基于神经网络的电磁力模型得到当前的电 磁力f₁、f₂、f₃；

2)计算f₄：利用公式f₄＝f₂+f₃-f₁求出f₄；

3)获得f₄对应的电流i₄值：实测第四电磁铁所处磁极表面与定子之间的 气隙z₄，采用下列方法之一获得电流i₄值：

A)运用公式i₄＝g(f₄，z₄)计算电流i₄值；公式i₄＝g(f₄，z₄)为根据电磁力动力 学计算中电磁铁电流与电磁力及气隙关系式；

B)运用神经网络建立平台的电流与电磁力及气隙之间的关系模型，采集 一系列气隙值z₄和气隙值z₄相对应的f₄对神经网络进行学习和训练而得到基于 神经网络的线圈电流模型，再根据当前的气隙值z₄和f₄，结合基于神经网络的 线圈电流模型得到当前的电流i₄值；

所述的f_k＝F_k(i_k，z_k)(k＝1～3)由动力学推导而得，具体表达式如下：1)对 于单个电磁铁，则式中A_k和N_k分别为第k个电磁铁的 端面积和电磁铁上线圈的匝数，μ₀为空气的导磁率；2)对于双电磁铁差动式结 构，则fk=A‾kN‾k2μ04(I0+ikzk)2-A‾kN‾k2μ04(I0-ikz0-zk)2(k=1~3);]]>式中和分别为第k对电 磁铁对的上电磁铁的端面积和线圈的匝数，A_k和N_k分别为第k对电磁铁对的下电 磁铁的端面积和线圈的匝数，I₀为上、下电磁铁对之间的偏置电流，z₀为电磁铁 对与导轨定子之间的气隙和；

所述的i₄＝g(f₄，z₄)由动力学推导而得，根据电磁铁的结构而定，具体如下：

1)对于单个电磁铁，则式中A₄和N₄分别为第4个电磁铁的端面 积和电磁铁上线圈的匝数，μ₀为空气的导磁率；2)对于双电磁铁差动式结构， 则电流公式由反推求解方程得出i₄，式 中和分别为第k对电磁铁对的上电磁铁的端面积和线圈的匝数，A_k和N_k分 别为第k对电磁铁对的下电磁铁的端面积和线圈的匝数，I₀为上、下电磁铁对之 间的偏置电流，z₀为电磁铁对与导轨定子之间的气隙和，μ₀为空气的导磁率。