Untersuchungen zur hochpräzisen Luftspaltregelung eines Elektromagneten

Abstract:
Moderne Anwendungen, beispielsweise in der Mikroelektronikindustrie und Biotechnologie, erfordern Antriebe mit Positioniergenauigkeiten im Bereich weniger Nanometer. Für Reinraum- und Vakuumumgebungen sind insbesondere magnetisch geführte, integrierte Mehrkoordinatenantriebe geeignet. Die magnetische Führung besteht in der Regel aus Reluktanzaktoren (Elektromagnete), die ein bewegliches Element in der Schwebe halten. Im Beitrag wird ein Hardware-in-the-loop-Prüfstand gezeigt, an dem die Effekte studiert werden können, welche sich negativ auf die erreichbare Genauigkeit der Luftspaltregelung eines Elektromagneten auswirken. Ein Modell zur Dynamiksimulation des Prüfstandes wird vorgestellt, anhand dessen ein linearer sowie ein nichtlinearer Luftspaltregler entworfen werden. Die Funktionsfähigkeit der beiden Regler wird durch Messungen verifiziert. Zusätzlich werden einige auf den Prüfstand einwirkende Störeinflüsse identifiziert und die Auswirkungen auf die Positioniergenauigkeit untersucht.