六自由度磁悬浮隔振平台数据采集与控制系统研究

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1、硕士学位论文六自由度磁悬浮隔振平台数据采集与控制系统研究STUDYOFDATAACQUISITIONANDCONTROLSYSTEMSFORASIXDOFMAGLEVVIBRATIONISOLATIONPLATFORM龚肇沛哈尔滨工业大学2016年7月国内图书分类号：V219学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文六自由度磁悬浮隔振平台数据采集与控制系统研究硕士研究生：龚肇沛导师：丁亮教授申请学位：工程硕士学科：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2016年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedInde

2、x:V219U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYOFDATAACQUISITIONANDCONTROLSYSTEMSFORASIXDOFMAGLEVVIBRATIONISOLATIONPLATFORMCandidate：GongZhaopeiSupervisor：Prof.DingLiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalEngineeringAffiliation：Scho

3、olofMechatronicsEngineeringDateofDefence：July,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要近年来，随着材料科学、基础物理、生命科学等学科的发展，越来越多的科学试验希望利用地球轨道的失重环境进行开展。然而在空间环境下，由于空间站上运动部件高速周期性运动、人员移动、轨道机动等因素，会使空间站本体产生低频率、小幅值、长时间的振动。许多科学实验设备需要一种主动振动抑制系统来提供满足要求的微重力环境。为

4、了衰减甚至消除这种振动，本文描述了一种基于磁悬浮原理的振动主动抑制平台。课题首先基于振动环境，提出了磁悬浮振动主动抑制平台的参数指标，并基于磁悬浮原理，描述了振动主动抑制平台的工作原理，并围绕磁悬浮控制系统进行了总体设计。基于提出的磁悬浮控制方案，为了提高系统的控制精度，构建闭环控制系统较为精确的数学模型，对闭环控制系统中所使用的传感器、驱动器进行了模型建立与参数辨识。为实现磁悬浮隔振平台中浮动平台的三维位姿测量，避免接触引入的误差，采用了光学非接触的二维PSD传感器。建立三维位姿测量数学模型，设计传感器布局。结合试验验证了三维位姿测量方法的准确性

5、。对单自由度被控模型建立基本动力学模型，并对三种基本反馈控制方案进行了筛选，基于古典控制理论，完成了磁悬浮隔振系统单自由度控制器设计，并完成了单自由度控制器的离散化工作。在单自由度控制器基础上，结合磁悬浮隔振平台的具体配置，得出了系统六自由度状态空间模型，并对模型进行了分析与推导。最终使用设计的六自由度控制器进行振动抑制试验，实验结果表明所设计的磁悬浮振动抑制系统基本满足设计指标需求,对于55Hz的定频振动实现了约20dB的衰减。关键词：磁悬浮；主动隔振；数字控制；控制系统；振动控制I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInrecenty

6、ears,withthedevelopmentofmaterialscience,fundamentalphysicsandlifescience,thereisagreatdealofintereststoperformscientificexperimentswithinthespacescienceenvironmentusing‘weightless’conditionsofearthorbit.Sincethereareamajorofsourceswhichdisturbthespacecraft’smicrogravityenviro

7、nmentsuchasrotationalmovementsofthespacecraftforattitudecontrol,on-boardequipmentsandtheeffectsofcrewmotioncausinglowfrequency,microamplitudevibration.Manyscienceexperimentsneedanactiveisolationsystemtoprovidethemwiththequalifiedmicrogravityenvironment.Oneconceptthatusingmagle

8、vhasbeendiscussedinthispaperforvibrationisolating.Firstofall,