长行程磁悬浮平面作动器的动力学建模与非线性模型预测控制方法

摘要

针对精密制造领域对高速定位和动态响应性能的严苛要求，提出了一种基于二维Halbach永磁阵列和印制线路板(printed circuit board, PCB)线圈阵列的长行程磁悬浮平面作动器设计与控制方法.基于磁场分布的谐波模型，建立了磁悬浮平面作动器的动力学模型，分析了平动和旋转运动中的磁力与力矩耦合效应.揭示了系统的非线性动态特性，提出了非线性模型预测控制(nonlinear model predictive control, NMPC)策略，并通过优化控制输入，实现了复杂路径的高精度轨迹跟踪.结果表明，该方法在跟踪任务中表现出高精度、强鲁棒性和快速动态响应性能.

关键词

磁悬浮平面作动器 / 动力学建模 / 非线性模型预测 / 轨迹跟踪