磁流变抛光过程抛光液水分含量自动控制方法与系统研究

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1、万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国工程物理研究院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：考『／标渌签字日期：z。仟年午月8日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解中国工程物理研究院有关保留、使用学位论文的规定。特授权中国工程物理研究院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制

2、手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：彭卞糸泳签字日期：20阡年年月8日导师繇‘百》一勐司签字目期：20J弘年4月易日万方数据磁流变抛光过程抛光液水分含量自动控制方法与系统研究摘要lllILHIHllb111HllhillllqllIY2906969磁流变抛光作为一种新型确定性光学制造技术，是实现大口径光学元件，特别是非球面光学元件高效率、高精度加工的有效手段，可以满足大型光学工程以及现代光电系统对高精度光学元件的批量化生产要求。然而在磁流变抛光过程中，抛光液中的水分存在

3、着损失，会导致抛光去除率变化，影响加工效率和精度，因此必须对抛光液中水分含量进行精确、有效地控制。基于此，论文采用理论分析、仿真验证与实验研究相结合的手段，对抛光液水分含量自动控制方法与系统进行了研究，旨在实现对磁流变抛光液水分含量自动、准确的稳定控制及不同工况下的自适应调节，为维持磁流变抛光去除率的长时稳定、保障磁流变抛光的确定性提供支撑。论文主要工作包括：(1)在分析对比国内外磁流变抛光液水分含量控制系统的基础上，确定了用抛光液磁导率表征水分含量、调节向储液箱中的加水流量来维持水分含量稳定的基本控制原理；分析了互感法检测抛光液水分含量的原理，理论推导了测量输出信号表达

4、式，为检测装置的研究提供理论基础；采用机理分析与实验相结合的方法，建立了磁流变抛光液水分含量控制数学模型，为控制策略的研究提供基础。(2)基于互感法检测抛光液水分含量的基本原理，研制出基于互感差动测量方案的检测原型装置，与电感测量和互感直接测量方案相比，提高了测量灵敏度；实验验证了检测原理的正确性；测试结果表明，检测原型装置能分辨出抛光液水分含量0．03％(质量分数)的变化。(3)基于磁流变抛光液水分含量控制数学模型，结合控制需求，提出了前馈控制、自调节灰色预测、单神经元自适应PID控制、二自由度控制相结合的控制策略；MATLAB仿真验证了控制策略的有效性，该控制策略对于

5、控制过程模型参数的变化具有较强适应性，能快响应、小超调地跟随设定值变化。(4)在检测装置与控制策略研究的基础上，构建了磁流变抛光液水分含量自动控制原型系统；设计实验对自动控制原型系统进行了实验研究，实验结果表明：在实验工况内，10小时内抛光液水分含量波动被控制在0．1％(质量分数)以内，设定值上升、下降时基本无超调，控制系统对不同水分含量的抛光液、不同水分损失速率等工况均具有一定的适应性，与原有固定补水控制策略相比，显著提高了控制系统的自动化程度、准确性和适应性。关键词：磁流变抛光；磁流变抛光液；水分含量；自动控制万方数据磁流变抛光过程抛光液水分含量自动控制方法与系统研究

6、AbstractMagnetorheologicalfinishing(MRF)，knownforitsgreatdeterminism，hasbeenprovedtobeapromisingapproachforthehigh--precision／high··efficiencyfabricationoflargeapertureoptics．However，thematerialremovalrateofMRFincreasesasaresultofwaterlossinaqueousmagnetorheologicalfluidduringpolishing．Th

7、usfailingitsdeterminismandtheefficiencyandaccuracywillbedecreasedtherefore。TostabilizethematerialremovalfunctionofMRFforlongperiodsoftime，andguaranteethedeterminismofMRF，themethodsandsystemforautomaticallycontrollingthewatercontentofmagnetorheologicalfluidwerestudie