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随着近年来制造业的飞速发展,对于加工装配精度的要求也在不断提升,传统的加工装配方法精度已经不能满足科技领域的要求。纳米加工、纳米制造、纳米测量和装配等是制造业向高精度、高集成度发展的新的领域。纳米技术需要一种可用于纳米级精度加工,装配的纳米制造平台。近年来,国内外相关研究的热点集中于体积小,精度高,行程大的纳米级定位平台上。相对于技术相当成熟的微米精度及以上定位平台,大行程纳米精度定位平台还处于起步阶段。本文对新型夹层结构磁悬浮二维纳米定位平台的建模及数字控制系统进行了研究,以实现该工作台大行程运动和高精度定位。(1)二维纳米定位平台结构分析及动力学建模为了解决传统磁悬浮定位平台使用堆栈结构存在的阿贝误差问题,本文采用对称的共平面的结构模式克服了堆栈结构的缺点。同时,为了实现悬浮平台中非线性电磁力的线性化,本文针对全新设计的夹层结构平台系统,采有限元法对其结构进行了热力学及静力学分析。完成平台动力学建模,夹层型磁悬浮平台在结构上实现了系统的近似线性化,将大大简化控制器设计。(2)二维纳米定位平台的电磁分析本文中的二维纳米定位平台总体上采用磁悬浮技术加直线电机原理,由直线电机同时提供定位平台的悬浮力和驱动力,实现了系统非接触、无摩擦的驱动。本文采用有限元分析法和解析法对构成直线电机的Halbach永磁阵列磁场及系统的悬浮力和驱动力进行了分析,确定了平台的主要电磁系统参数。(3)二维纳米定位平台数字控制系统研究在完成平台动力学建模的基础上,采用SVPWM空间电压矢量技术和PWM信号作为平台控制的基础。以双DSP+FPGA为核心制作了平台数字控制电路,完成了DSP及FPGA的模块构建,设计了功率驱动电路。完成了以DSP中PWM模块为基础的PWM信号输出调试工作。以QEP计数原理为核心,结合激光干涉仪和FPGA信号处理电路,构建了平台的精密位移反馈系统。