本文關(guān)鍵詞：基于靜壓氣浮與音圈電機(jī)復(fù)合支承的主動隔振系統(tǒng)的研究

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【摘要】：隨著航天技術(shù)、微電子技術(shù)以及精密與超精密加工與測量等學(xué)科的逐步發(fā)展,對于所需產(chǎn)品的精度要求越來越高,對儀器的抗振性和動態(tài)穩(wěn)定性的要求也越來越高。大型超精密制造設(shè)備、高精度測試測量設(shè)備、大型精密實(shí)驗(yàn)裝備等等都建立在隔振基座之上,而氣浮隔振平臺具有很好的隔振效果,因此氣浮平臺的隔振技術(shù)是當(dāng)前研究的一項(xiàng)關(guān)鍵課題。傳統(tǒng)的被動隔振只能依靠臺體自身的隔振效果來抑制噪聲,對于一些要求臺體振動速度更小、固有頻率更低的精密實(shí)驗(yàn)不能滿足要求,因此在此引入了主動隔振技術(shù)。本課題便設(shè)計了一種采用音圈電機(jī)作為主動作動器的主動控制方法,實(shí)現(xiàn)隔振系統(tǒng)的低振動速度和低固有頻率。課題的主要研究內(nèi)容如下,首先根據(jù)隔振系統(tǒng)的功能要求,設(shè)計相應(yīng)的主動隔振單元的機(jī)械結(jié)構(gòu),并針對所設(shè)計的靜壓氣浮結(jié)構(gòu)中氣室的氣壓、體積和承載面積等物理因素對系統(tǒng)的剛度和阻尼等系數(shù)進(jìn)行公式推導(dǎo),建立其物理模型。建立六自由度運(yùn)動學(xué)模型并推導(dǎo)分析,得出音圈電機(jī)對隔振平臺各位置傳感器的影響。其次,建立主動隔振系統(tǒng)模型,設(shè)計并分析了靜壓氣浮初步定位、精確定位以及主動控制三方面的控制策略,并著重對隔振的主動控制方法進(jìn)行研究與研究。最后本隔振系統(tǒng)采用隔振性能最佳的復(fù)合反饋PID控制。再次,根據(jù)復(fù)合控制方法,設(shè)計一種低頻高增益線性放大器,利用數(shù)據(jù)采集模塊采集振動信號,根據(jù)所編寫控制程序計算輸出信號驅(qū)動音圈電機(jī),抑制振動信號。最后,對主動控制隔振平臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。對所設(shè)計振動信號調(diào)理電路進(jìn)行頻響測量實(shí)驗(yàn),在輸入與輸出信號之間具有優(yōu)良的頻響特性。對隔振系統(tǒng)采用主被動控制時的隔振效果以及定位精度進(jìn)行測試,氣浮隔振平臺施加主動控制后振動速度達(dá)到15.2μm/s,比被動控制降低了42.6%;振動加速度有效值(均方根)由476μm/s2減小到了228μm/s2,比被動控制減小了52.1%;固有頻率達(dá)到1.625Hz,比被動控制降低了40.9%;定位精度達(dá)到±4μm,比被動控制提高了33.3%。
【關(guān)鍵詞】：隔振 靜壓氣浮 音圈電機(jī) 主動控制方法
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB535.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-26
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義10-11
• 1.2 隔振技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-20
• 1.2.1 被動隔振技術(shù)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 半主動隔振技術(shù)研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.3 主動隔振技術(shù)研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3 精密設(shè)備隔微振設(shè)備國內(nèi)外研究現(xiàn)狀20-24
• 1.3.1 硬式主動隔振結(jié)構(gòu)技術(shù)20-22
• 1.3.2 軟式主動隔振結(jié)構(gòu)技術(shù)22-24
• 1.4 本課題的主要研究內(nèi)容24-26
• 第2章 氣浮支撐隔振單元結(jié)構(gòu)設(shè)計及特性分析26-48
• 2.1 引言26
• 2.2 主動隔振單元結(jié)構(gòu)設(shè)計26-30
• 2.2.1 靜壓氣浮隔振單元結(jié)構(gòu)設(shè)計27-28
• 2.2.2 基于音圈電機(jī)主動控制單元結(jié)構(gòu)設(shè)計28-30
• 2.3 主動隔振單元特性分析30-38
• 2.3.1 主氣室結(jié)構(gòu)特性分析31-32
• 2.3.2 底部氣浮面結(jié)構(gòu)特性分析32-33
• 2.3.3 球碗軸承結(jié)構(gòu)特性分析33-35
• 2.3.4 環(huán)形氣浮面結(jié)構(gòu)特性分析35-37
• 2.3.5 靜壓氣浮結(jié)構(gòu)特性分析37-38
• 2.4 主動隔振平臺系統(tǒng)特性分析38-47
• 2.4.1 隔振平臺六自由度運(yùn)動學(xué)方程38-40
• 2.4.2 音圈電機(jī)輸出力分析40-42
• 2.4.3 隔振平臺六自由度運(yùn)動學(xué)方程分析42-47
• 2.5 本章小結(jié)47-48
• 第3章 主動隔振系統(tǒng)控制方法的研究48-63
• 3.1 引言48
• 3.2 主動隔振系統(tǒng)單自由度控制模型48-49
• 3.3 主動隔振系統(tǒng)單自由度定位控制策略設(shè)計與分析49-52
• 3.3.1 被動隔振以及初步定位功能控制策略設(shè)計49-52
• 3.3.2 主動控制精確定位功能控制策略設(shè)計52
• 3.4 主動隔振功能控制算法設(shè)計52-62
• 3.4.1 隔振系統(tǒng)速度反饋控制控制性能的分析53-57
• 3.4.2 隔振系統(tǒng)加速度反饋控制性能的分析57-60
• 3.4.3 隔振系統(tǒng)復(fù)合控制性能的分析60-62
• 3.5 本章小結(jié)62-63
• 第4章 隔振系統(tǒng)信號調(diào)理與控制部分設(shè)計63-79
• 4.1 引言63
• 4.2 主動隔振平臺控制系統(tǒng)工作原理63-65
• 4.2.1 主動隔振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析63-64
• 4.2.2 主動隔振系統(tǒng)控制及工作原理64-65
• 4.3 超低頻振動傳感器信號調(diào)理電路設(shè)計65-70
• 4.3.1 高增益線性低通放大器的設(shè)計66-69
• 4.3.2 核心控制器選擇69-70
• 4.4 主動控制器軟件部分設(shè)計70-78
• 4.4.1 控制器軟件總體流程70-73
• 4.4.2 控制器軟件控制模塊設(shè)計73-75
• 4.4.3 主動復(fù)合反饋PID控制軟件實(shí)現(xiàn)75-78
• 4.5 本章小結(jié)78-79
• 第5章 實(shí)驗(yàn)與分析79-93
• 5.1 引言79
• 5.2 高增益多級線性放大器頻響特性實(shí)驗(yàn)79-81
• 5.3 氣浮隔振單元主動隔振性能實(shí)驗(yàn)分析81-86
• 5.3.1 隔振單元主/被動控制振動速度測試與分析81-82
• 5.3.2 隔振單元主/被動控制振動加速度測試與分析82-83
• 5.3.3 隔振單元主/被動隔振系統(tǒng)固有頻率測試與分析83-84
• 5.3.4 隔振單元主/被動控制垂向定位精度測試與分析84-86
• 5.4 隔振系統(tǒng)主動隔振性能實(shí)驗(yàn)分析86-92
• 5.4.1 隔振系統(tǒng)主/被動控制振動速度測試與分析86-88
• 5.4.2 隔振系統(tǒng)主/被動控制振動加速度測試與分析88-89
• 5.4.3 隔振系統(tǒng)主/被動控制固有頻率測試與分析89-90
• 5.4.4 隔振系統(tǒng)主/被動控制定位精度測試與分析90-92
• 5.5 本章小結(jié)92-93
• 結(jié)論93-94
• 參考文獻(xiàn)94-99
• 致謝99

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 楊學(xué)山,董玲,馬樹林,程建偉;991型超低頻測振儀[J];地震工程與工程振動;2002年04期

2 張建明;;現(xiàn)代超精密加工技術(shù)和裝備的研究與發(fā)展[J];航空精密制造技術(shù);2008年01期

3 譚平;周福霖;;結(jié)構(gòu)主動變剛度·阻尼控制系統(tǒng)及其優(yōu)化設(shè)計[J];建筑科學(xué)與工程學(xué)報;2007年02期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張春良;微制造平臺振動主動控制研究[D];浙江大學(xué);2003年

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本文編號：884915