【摘要】：微位移主動(dòng)隔振控制系統(tǒng)在精密儀器、微納米設(shè)備的微位移主動(dòng)隔振中有著廣闊的應(yīng)用前景。本文在NI PXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和BK激振器的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種由作動(dòng)器、傳感器和控制器組成的新型智能微位移主動(dòng)隔振系統(tǒng)，搭建了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，提出將有源噪聲控制的相關(guān)原理應(yīng)用到智能微位移主動(dòng)隔振控制中，開發(fā)了在LabVIEW軟件環(huán)境下整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和F-XLMS控制算法的程序，分別在正弦、掃頻和隨機(jī)激勵(lì)信號(hào)下進(jìn)行了微位移主動(dòng)隔振仿真和實(shí)驗(yàn)研究，主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下： 1）提出了一種由作動(dòng)器、傳感器和控制器組成的新型智能微位移主動(dòng)隔振控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個(gè)完全的閉環(huán)系統(tǒng)，，具有較高的控制精度、響應(yīng)速度和穩(wěn)定性； 2）建立了層疊式壓電作動(dòng)器的理論模型，以壓電方程為基礎(chǔ)推導(dǎo)出作動(dòng)器厚度變形量表達(dá)式，獲得了作動(dòng)器控制電壓計(jì)算公式； 3）探索了適用于微位移主動(dòng)隔振的控制理論與算法，將有源噪聲控制技術(shù)的F-XLMS算法應(yīng)用到主動(dòng)隔振控制中，使用LabVIEW軟件開發(fā)了整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和F-XLMS算法控制程序，為微位移主動(dòng)隔振系統(tǒng)提供了軟件支撐； 4）搭建了微位移主動(dòng)隔振控制系統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，BK激振器為該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供初級(jí)振動(dòng)激勵(lì)信號(hào)，NI PXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集初級(jí)振動(dòng)信號(hào)和受控后誤差信號(hào)，并輸出控制電壓，為微位移主動(dòng)隔振系統(tǒng)提供硬件支撐； 5）進(jìn)行了微位移主動(dòng)隔振的Matlab/Simulink理論模型仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證研究，分別將正弦、掃頻、隨機(jī)三種典型振動(dòng)激勵(lì)信號(hào)作為仿真和實(shí)驗(yàn)的初級(jí)信號(hào)，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本系統(tǒng)對(duì)微位移主動(dòng)隔振的有效性，為精密儀器和微納米設(shè)備的智能微位移主動(dòng)隔振系統(tǒng)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
[Abstract]:The active vibration isolation control system of micro displacement has a broad application prospect in precision instruments and micro-nano devices. On the basis of NI PXI data acquisition system and BK vibration exciter, a new intelligent micro-displacement active vibration isolation system composed of actuators, sensors and controllers is designed in this paper. The principle of active noise control is applied to the intelligent micro-displacement active vibration isolation control, and the program of data acquisition and F-XLMS control algorithm is developed in the LabVIEW software environment. The simulation and experimental study of active vibration isolation with micro-displacement under frequency sweep and random excitation signals are carried out. The main innovations are as follows: 1) A kind of actuator is proposed. The intelligent micro-displacement active vibration isolation control system composed of sensors and controllers is a complete closed-loop system with high control accuracy, response speed and stability. 2) the theoretical model of the stacked piezoelectric actuator is established. Based on the piezoelectric equation, the expression of the thickness deformation of the actuator is derived, and the formula for calculating the control voltage of the actuator is obtained. 3) the control theory and algorithm suitable for active vibration isolation of micro-displacement are explored. The F-XLMS algorithm of active noise control technology is applied to active vibration isolation control. The data acquisition and F-XLMS algorithm control program of the whole system is developed by using LabVIEW software, which provides the software support for the active vibration isolation system of micro-displacement. 4) the hardware experiment platform of micro-displacement active vibration isolation control system is built. The BK exciter provides the primary vibration excitation signal for the experimental platform. The, NI PXI data acquisition system collects the primary vibration signal and the controlled error signal. And output control voltage to provide hardware support for the micro-displacement active vibration isolation system. 5) the Matlab/Simulink theoretical model simulation and experimental verification of micro-displacement active vibration isolation are carried out. Three kinds of random vibration excitation signals are used as the primary signals of simulation and experiment. The results of simulation and experiment verify the effectiveness of the system for active vibration isolation of micro-displacement. It lays a foundation for the application of intelligent micro-displacement active vibration isolation system in precision instruments and micro-nano devices.
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TB535.1

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本文編號(hào)：2270517