磁致伸缩多自由度精密平台的驱动及振动控制研究

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1、申请上海交通大学硕士学位论文磁致伸缩多自由度精密平台的驱动及振动控制研究硕士研究生：邓凯学号：1120209079导师：孟光教授导师：杨斌堂教授申请学位：工学硕士学科：机械工程所在单位：机械与动力工程学院答辩日期：2015年2月授予学位单位：上海交通大学DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterPrecisionDriveandActiveVibrationIsolationResearchofMulti-DegreesFreedomsofMagneto

2、strictivePlatformCandidate：KaiDengStudentID:1120209079Supervisor：Prof.GuangMengSupervisor：Prof.BintangYangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalEngineeringAffiliation：SchoolofMechanicalEngineeringDateofDefence：February,2015Degree-Conferring-Instituti

3、on：ShanghaiJiaoTongUniversity论文工作得到国家自然科学基金项目（11172169）与上海航天基金项目（USCAST2012-02，USCAST2013-10）的支持。上海交通大学硕士学位论文磁致伸缩多自由度精密平台的驱动及振动控制研究摘要在精密加工、航天工程等高精度领域，如何实现超精密的驱动定位或对高精度仪器设备的微振动隔振是一个重要的研究课题。为了实现高精密的定位驱动和微振动的主动隔振，论文基于单自由度驱动器，针对PID反馈控制、自适应控制等多种控制算法进行了仿真以及实验验证。基于广义预测自适应控制方法提出动态前馈补偿

4、的自适应预测控制的一种方法，并进行了相关的实验验证。最终，基于单自由度驱动器的精密控制研究成果及MIMO系统辨识与自适应控制技术，实现了磁致伸缩多自由度精密平台驱动定位及振动主动控制，创新地提出多自由度平台动态前馈补偿的解耦驱动控制，并进行了相关的实验验证。本文的主要工作如下：（1）基于单自由度磁致伸缩驱动器，论文讨论研究前馈补偿的PID反馈控制、最小方差自校正控制、广义间接最小方差自校正控制以及广义预测自适应控制等多种控制算法对于驱动器精密定位的有效性，并进行了相应的仿真及实验验证。基于预测自适应控制算法提出了动态前馈补偿的广义预测自适应控制方法

5、，经仿真和实验结果表明，该算法可以有效的实现磁致伸缩驱动器的精密驱动，并将其应用于单自由度磁致伸缩驱动器的振动主动控制实现。（2）基于ARM嵌入式系统，论文建立了一套磁致伸缩驱动器控I上海交通大学硕士学位论文制系统，并进行了开环和闭环控制实验验证。实验结果表明，该控制系统可以有效的提高控制运算速度，进而实现磁致伸缩驱动器的中频驱动控制。（3）基于哈密顿方程完成了磁致伸缩多自由度精密平台的动力学建模，进行了相应的仿真，并基于ADAMS完成了平台的输入输出响应特性分析。最后，基于多自由度平台的动力学模型，完成了平台的SIMULINK振动主动控制初步仿真

6、。（4）基于单自由度驱动器的动态前馈补偿自适应控制，论文提出了多自由度精密平台的动态前馈补偿的解耦驱动控制，并进行了相关的仿真和实验验证。基于MIMO系统辨识与自适应控制，完成了多自由度精密平台的驱动控制研究，并进行相应的实验验证。最后，论文将该控制方法应用于多自由度精密平台的振动主动控制实现。关键词：超精密定位、振动主动控制、动态前馈补偿控制、广义预测控制、系统辨识、超磁致伸缩驱动器II上海交通大学硕士学位论文PRECISIONDRIVEANDACTIVEVIBRATIONISOLATIONRESEARCHOFMULTI-DEGREESFREED

7、OMSOFMAGNETOSTRICTIVEPLATFORMABSTRACTIntheprecisionandaerospaceengineeringfield,howtorealizetheprecisiondrivepositioningortheenvironmentalvibrationisolationofhighprecisioninstrumentsandequipmentisaverycriticalproblem.Inordertosolvethehighprecisiondriveormicrovibrationisolation

8、,wediscusskindsofthetechnologiesofdrivecontrolandhaverealized