在这篇论文中,作者对一种基于Halbach阵列的高精度磁悬浮平面电机及其控制系统进行了研究。 本课题中的平面电机样机采用四台直线电机作为执行器。所以文章首先采用一种通用的电磁理论方法对直线电机进行分析,并得到它的电流控制模型。在此基础上,作者对平面电机进行了动力学分析,不仅给出了平面电机的动力学模型,还给出了电机系统完整的线性化状态方程。 平面电机的六个运动自由度之间存在着紧密的电磁和力学耦合,为实现对这六个运动自由度的解耦控制,文章提出了模式力的概念。作者详细阐述了基于模式力的控制策略,给出了模式力与执行器力矢量的关系矩阵,建立了基于模式力的解耦动力学模型,并最终得到基于模式力的系统控制框图。 在理论分析的基础上,运用Matlab软件分别对系统的基于模式力的解耦控制和状态空间模型的控制进行了仿真。作者在基于模式力的控制中分别针对六个自由度设计了对应的超前-滞后校正环节,并以此作为伺服算法建立了完整的平面电机控制系统模型。在考虑多变量系统控制时,作者以水平模式三个自由度的状态空间模型作为控制对象,运用现代控制理论中的线性二次最佳控制设计出具有理想控制效果的控制器。 在全文的最后,作者介绍了电机控制系统的硬件实现原理和软件实现的核心代码。