大推力、低波动和低温升永磁直线电机是精密运动台集成化和高精度运行的前提。为实现直线电机的高推力密度和低推力波动设计，分析了直线电机的三维空间磁场分布，准确计算了永磁直线电机的电磁推力、横向力和法向力等三维力并深入分析了相互耦合机理，抑制了引起推力波动和振动的高次谐波。最大程度降低电机温升对平台运行精度的影响。 用于高速精密运动平台的永磁直线电机经常工作于高速高加速度启停运动模式，这就要求驱动电机的伺服驱动器具有高带宽、高动态响应、高可靠性等性能。本项目硬件方面采用模块化设计方法，设计了高速信号检测与反馈电路，减小了系统时延；强化保护了电路和电磁兼容设计，提高了系统可靠性。驱动算法采用了扩展卡尔曼滤波算法实现电机电、磁链的在线识别并对控制器参数进行动态调整，提高伺服性能；采用了最小二乘法对电机转动惯量进行估算，自动调整速度环增益，降低伺服的配置复杂度。采用基于位置域的推力波动补偿和模糊干扰观测器对电机推力进行实时观测并补偿，提高了伺服精度。

最终实现了直线电机动子峰值推力密度大于300N/kg；推力波动小于1%；300mm/s匀速运行过程中，速度波动小于0.2%的指标。发表学术论文4篇，申请发明专利3项；本项目开发的直线电机系统可应用于晶圆检测，基因测序等高速高精度场合。

直线电机系统及测试平台