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數控加工中心龍門移動式數控機床已成為當今工業(yè)生產重要的設備之一，制約其 加工精度的主要因素為移動橫梁與導軌之間的摩擦。因此將磁懸浮技術應用到數控龍 門加工中心上可以*消除摩擦的影響從而提高加工精度，而且對環(huán)境不會造成污 染。由于移動橫梁是由兩個電磁懸浮系統共同懸浮，因此兩個電磁懸浮系統被機械橫 梁耦合在了一起。本文對雙電磁懸浮系統的耦合情況進行了分析，并且對單電磁懸浮 系統的控制算法也做了一些研究，得到以下結論：

(1) 由于兩個電磁懸浮系統存在耦合，因此本文首先對雙電磁懸浮系統的耦合情 況進行了分析。通過一系列公式的理論推導得出了機械橫梁豎直方向移動和繞質心旋 轉時雙電磁懸浮系統耦合的定量關系。耦合的存在并不是*有害的，機械耦合的強 迫協調性可以用來提高兩個電磁懸浮系統的同步性能。在利用耦合的基礎上設計了速 度、氣隙雙重交叉耦合同步控制器提高兩個電磁懸浮系統的同步性能。仿真結果表明 當一個懸浮系統受到500N脈沖干擾時采用交叉耦合控制器系統的同步偏差明顯小于 沒有采用該控制策略的系統。當系統受到500N的階躍和周期干擾時兩個懸浮系統同 樣具有良好的同步性能。

(2) 由于系統耦合的存在，從解耦的角度出發(fā)，對雙懸浮系統進行了解耦控制器 設計。本文采用了逆系統解耦的方法。由于電磁懸浮系統是典型的非線性系統，因此 很難推算出電磁懸浮系統的a階逆系統。為了解決這一問題利用支持向量機的非線性 回歸功能擬合出了雙電磁懸浮系統的a階逆系統。將逆系統串聯在雙懸浮系統前將其 解耦。仿真結果表明當一個懸浮系統受到干擾懸浮氣隙發(fā)生變化時，另外一個懸浮系 統的懸浮氣隙不在發(fā)生變化，因此實現了雙電磁懸浮系統的解耦目的。

(3) 為了提高解耦后單電磁懸浮系統的性能，根據無源控制理論本文設計了無源 控制器。首先建立懸浮系統的磁鏈模型，然后建立哈密爾頓函數，通過互聯陣和能耗 陣的配置將懸浮系統轉化為無源系統，從而建立了新的哈密爾頓函數。通過3個約束 條件求解哈密爾頓偏微分方程推出無源控制器的表達式。仿真結果表明無源控制相比于PID控制和模糊控制PID無源控制使得電磁懸浮系統的具有了較好的快速性和魯 棒性。

由于時間的原因龍門數控加工中心雙電磁懸浮系統的耦合分析還有許多問題有 待解決。本文只對移動橫梁垂直方向的耦合情況進行了分析，而沒有同時對水平方向 由于直線電機導向單元不同步造成的耦合情況進行分析。今后可以在建立雙電磁懸浮 系統全新耦合模型、解耦算法設計以及解耦后獨立系統設計更*的控制器來改善懸 浮系統的魯棒性等方面進行更深入的研究。