| 摘要 | 第10-12页 |
| ABSTRACT | 第12-14页 |
| 1 绪论 | 第15-33页 |
| 1.1 高精度定位系统的研究背景 | 第15-16页 |
| 1.2 本课题的研究意义 | 第16-20页 |
| 1.2.1 多轴磁悬浮定位系统设计方法的研究意义 | 第16-19页 |
| 1.2.2 多轴磁悬浮定位系统仿真方法的研究意义 | 第19-20页 |
| 1.3 磁浮式高精度定位系统研究现状 | 第20-27页 |
| 1.3.1 重力补偿式结构在磁悬浮定位系统中的应用 | 第20-21页 |
| 1.3.2 平面电机式结构在磁悬浮定位系统中的应用 | 第21-22页 |
| 1.3.3 洛伦茨执行器在磁悬浮定位系统中的应用 | 第22-27页 |
| 1.4 多轴磁悬浮系统仿真方法研究现状 | 第27-29页 |
| 1.4.1 磁力模型仿真 | 第27-29页 |
| 1.4.2 控制系统仿真 | 第29页 |
| 1.5 论文的研究内容及结构安排 | 第29-33页 |
| 1.5.1 论文的研究内容 | 第29-30页 |
| 1.5.2 论文结构安排 | 第30-33页 |
| 2 洛伦茨执行器的建模与单轴磁悬浮系统的设计 | 第33-52页 |
| 2.1 引言 | 第33页 |
| 2.2 柱型洛伦茨执行器建模方法 | 第33-38页 |
| 2.2.1 柱型永磁体的空间磁场分布 | 第34-36页 |
| 2.2.2 磁力计算 | 第36-38页 |
| 2.3 模型有效性验证 | 第38-42页 |
| 2.3.1 磁通量密度计算结果验证 | 第39-41页 |
| 2.3.2 磁力计算结果验证 | 第41-42页 |
| 2.4 基于洛伦茨执行器的单轴磁悬浮系统设计 | 第42-47页 |
| 2.4.1 机械结构设计 | 第43-45页 |
| 2.4.2 驱动电路设计 | 第45页 |
| 2.4.3 控制单元设计 | 第45-47页 |
| 2.5 单轴磁悬浮系统运行效果 | 第47-51页 |
| 2.5.1 开环稳定性测试 | 第48页 |
| 2.5.2 单轴磁悬浮系统的动态特性 | 第48-50页 |
| 2.5.3 带负载能力测试 | 第50-51页 |
| 2.6 本章小结 | 第51-52页 |
| 3 六自由度磁悬浮定位系统的设计方法 | 第52-74页 |
| 3.1 引言 | 第52-53页 |
| 3.2 六自由度磁悬浮定位系统总体设计方案 | 第53-56页 |
| 3.2.1 六自由度磁悬浮定位系统设计结构 | 第53-54页 |
| 3.2.2 定位系统总体设计框图 | 第54-55页 |
| 3.2.3 用于磁悬浮系统建模的各坐标系定义 | 第55-56页 |
| 3.3 传感系统设计 | 第56-58页 |
| 3.3.1 磁悬浮平台位置与姿态向量定义 | 第56-57页 |
| 3.3.2 传感系统的工作原理 | 第57-58页 |
| 3.4 驱动单元设计 | 第58-63页 |
| 3.4.1 洛伦茨执行器行程选择 | 第58-59页 |
| 3.4.2 驱动单元布局方法 | 第59-60页 |
| 3.4.3 电流-动力传递矩阵构建 | 第60-63页 |
| 3.5 控制方法设计 | 第63-64页 |
| 3.5.1 执行器解耦方法 | 第63页 |
| 3.5.2 控制器线性补偿单元设计 | 第63-64页 |
| 3.6 测试结果 | 第64-72页 |
| 3.6.1 磁悬浮定位系统的运行指标 | 第65-70页 |
| 3.6.2 相比于传统工作的改进效果 | 第70-72页 |
| 3.7 本章小结 | 第72-74页 |
| 4 基于GPU的洛伦茨执行器磁力模型并行仿真方法 | 第74-98页 |
| 4.1 引言 | 第74-76页 |
| 4.2 针对洛伦茨执行器的通用磁力模型构建方法 | 第76-84页 |
| 4.2.1 磁力模型的求解对象 | 第76-78页 |
| 4.2.2 单个永磁体与线圈间的相互作用 | 第78-83页 |
| 4.2.3 该磁力模型在单线程处理器上的配置方法 | 第83-84页 |
| 4.3 大规模并行化磁力模型配置方法 | 第84-88页 |
| 4.3.1 磁力模型并行性分析 | 第84-85页 |
| 4.3.2 基于GPU的并行程序配置 | 第85-88页 |
| 4.3.3 线程和内存分配 | 第88页 |
| 4.4 并行化仿真的有效性验证 | 第88-96页 |
| 4.4.1 运动次级沿固定轨迹运动时单个线圈产生的动力向量 | 第90-93页 |
| 4.4.2 运动次级处在固定位置时的电流-动力转换矩阵 | 第93-95页 |
| 4.4.3 计算精度分析 | 第95页 |
| 4.4.4 计算效率分析 | 第95-96页 |
| 4.4.5 并行磁力模型和现有计算方法的比较 | 第96页 |
| 4.5 本章小结 | 第96-98页 |
| 5 基于FPGA的磁悬浮控制系统硬件在环仿真方法 | 第98-117页 |
| 5.1 引言 | 第98-100页 |
| 5.2 磁悬浮系统硬件在环仿真方法 | 第100-104页 |
| 5.2.1 驱动电路模型解算方法 | 第101页 |
| 5.2.2 执行器磁力模型解算方法 | 第101-102页 |
| 5.2.3 运动次级动力学方程解算方法 | 第102-104页 |
| 5.3 磁悬浮系统实时模型在FPGA上的配置方法 | 第104-108页 |
| 5.3.1 FPGA在构建实时模型中的优势 | 第104页 |
| 5.3.2 实时模型的配置方法 | 第104-106页 |
| 5.3.3 FPGA计算模块的设计方法 | 第106-107页 |
| 5.3.4 硬件在环仿真模型程序结构 | 第107-108页 |
| 5.4 硬件在环仿真对控制器的测试效果 | 第108-115页 |
| 5.4.1 执行器实时磁力模型计算效果 | 第109-112页 |
| 5.4.2 对磁悬浮系统控制器的硬件在环测试效果 | 第112-115页 |
| 5.4.3 硬件在环仿真模型计算资源分析 | 第115页 |
| 5.5 本章小结 | 第115-117页 |
| 6 总结与展望 | 第117-121页 |
| 6.1 本文总结 | 第117-118页 |
| 6.2 本文创新点 | 第118-119页 |
| 6.3 未来工作的展望 | 第119-121页 |
| 参考文献 | 第121-131页 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文以及参与的项目 | 第131-133页 |
| 致谢 | 第133-134页 |
