2019年7月至2020年7月，深圳大学机电与控制工程学院曹广忠教授、黄苏丹助理教授团队在国际顶级期刊IEEE Transactions on Industrial Electronics连续发表5篇系列研究论文，该期刊是中科院JCR工程技术大类一区TOP期刊，2020年影响因子为7.515。曹广忠教授、黄苏丹助理教授分别为论文的通讯作者或第一作者，深圳大学均为第一完成单位。
论文1“An assistant-mover-based position estimation method for planar switched reluctance motors”（链接: https://ieeexplore.ieee.org/document/8863116）针对平面开关磁阻电机的强非线性磁链特性、难以动态测量内部磁感应强度和准确测量动子线圈电感和磁链问题，在国际上首次提出附加动子块的概念，创新性地提出了基于附加动子块的无位置传感器动子位置辨识与控制理论与方法，实现了全速范围的电机无位置传感器闭环伺服精确控制。
论文2“Sensorless control of planar switched reluctance motors based on voltage injection combined with core-loss calculation”（链接: https://ieeexplore.ieee.org/document/8870256）针对难以建立平面开关磁阻电机相电感与位置间高精度映射关系以及相磁链受电机损耗影响产生畸变的问题，提出了基于电压注入与铁芯损耗计算的平面开关磁阻电机无位置传感器控制理论与方法，揭示了铁芯损耗与动子位置的内在参数耦合关系与动子位置关联规律，实现了铁损下电压注入式无位置传感器的电机闭环精准控制。
论文3“Predictive position control of long-stroke planar motors for high-precision positioning applications”（链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9057537）针对宏动平面电机的强非线性、高不确定性、运动耦合等导致其高精度轨迹跟踪困难，在国际上首次将模型预测控制理论引入平面电机控制领域，提出了宏动平面电机的高精度预测轨迹跟踪控制方法，设计了多步模型预测位置控制器，实现了电机微米级的大行程轨迹跟踪控制。
论文4“Predictive position control of planar motors using trajectory gradient soft constraint with attenuation coefficients in the weighting matrix”（链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9130961）进一步提出了具有轨迹梯度软约束的宏动平面电机预测位置控制理论与方法，研发了具有衰减系数加权矩阵的电机模型预测位置控制器，显著提升了电机控制的动态性能、稳态性能和鲁棒性。
论文5 “Input-constrained-nonlinear-dynamic-model-based predictive position control of planar motors”（链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9145788）针对线性动态模型建模不准确以及模型预测控制在线求解约束优化计算量大的问题，提出了宏动平面电机的约束非线性动态建模及其预测位置控制理论与方法，考虑电机参数变化、非线性、运动耦合、外部扰动、执行器饱和等多因素，建立了新系统动态模型，设计了非线性模型预测位置控制器，获得了约束模型预测控制在线求解计算量小的显式解析解，实现了宏动平面电机的高精度运动控制。
团队近年致力于平面电机的无位置传感器动子位置辨识与模型预测轨迹运动控制研究，创立了平面电机的无位置传感器位置辨识、控制以及轨迹跟踪的系统新理论与技术，为平面电机直驱技术和高端装备发展提供了新原理和新方法，为诸如高端半导体制造领域的核心精密工件台所需要的宏动平面驱动关键技术提供了新途径，具有重要的理论价值和应用前景。
研究得到了国家自然科学基金面上项目(51677120、51275312)、国家自然科学基金重点项目(U1813212)、国家自然科学基金青年项目(51907128)等支持。
图1 平面开关磁阻电机无位置传感器控制系统结构
图2 平面电机模型预测位置控制系统结构
图3 宏动平面电机X轴约束非线性动态模型结构
