多自由隔振平台微振动混合控制研究

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1、国内图书分类号：TU352.1+2学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开硕士学位论文多自由隔振平台微振动混合控制研究硕士研究生:史霄导师:刘红军教授申请学位:工学硕士学科:土木工程所在单位:深圳研究生院答辩日期:2010年6月授予学位单位:哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU352.1+2U.D.C:624DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringMULTI-DOFMICRO-VIBRATIONISOLATIONPLATFORMFORSTUDYOFHYBRIDCONTROLCandidate:ShiXiaoSupervi

2、sor:Prof.LiuHongJunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:CivilEngineeringAffiliation:ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence:June,2010Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着科学技术的快速发展，高精密仪器设备不断涌现。高科技设备诸如激光、光学仪器和集成电路生产设备在制造、测量各种精密仪器时，对周围工作环境中的各种微振动十分敏

3、感并且其造价昂贵，因而有必要对设备周围的微振动干扰进行隔离和控制。在对一般设备的隔振过程中，由于被动隔振装置结构简单，能很好地隔离高频振动，因此，大多采用被动隔振即可满足要求，但对于超精密隔振平台，由于隔振要求很高，采用被动隔振方法，将无法达到良好隔振的效果，特别是对低频区部分的振动消除比较困难，而采用主动隔振与被动隔振相合的混合隔振技术能够很好地解决这一问题。全文的主要研究工作如下：（1）本文首先以实际的实验模型为背景，设计了一个多自由度隔振平台系统，空气弹簧作为被动隔振元件，超磁致伸缩作动器作为主动隔振元件。确立了平台的几何尺寸以及超磁致伸缩致动器和空气弹簧的数量和摆放位置，其次分析研究

4、了空气弹簧的力学性能，分析表明将空气弹簧简化为一个刚度阻尼模型及研究了超磁致伸缩材料的性质。（2）本文建立了多自由度混合隔振系统的动力学模型以及定义平台在基础干扰和直接干扰作用下的传递率的表达式，并针对Z方向进行了被动控制和混合控制的传递率分析，为研究复杂环境激励作用下的微振动控制提供理论基础。（3）针对所设计的隔振平台在simulink环境下进行了LQG仿真计算，选定白噪声随机波信号为本文仿真的输入信号。以被动控制为比较对象，对隔振平台分别在基础干扰和直接干扰同时作用下、在直接干扰作用下、在基础干扰作用下的位移速度时程曲线进行了对比分析。（4）利用Jiles．Atherton模型的思想建立

5、了超磁致伸缩致动器的全逆补偿模型并对非线性模型进行在simulink环境下的数字仿真，以及将作动器的全逆补偿模型放入到LQG控制系统中进行试验仿真，验证了模型的正确性。关键词微振动；混合控制；超磁致伸缩致动器模型；空气弹簧I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAlongwiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,modernmachineryprocessingindustryhasenteredtheultra-precisionera.Inprecisionmachiningandtestingprocess,vibrationo

6、ftheenvironmentandequipmenthaveagreatimpactonmachiningaccuracyandthetestresults,especiallyintherapiddevelopmentofmicro-fabricationtechnologyoftoday,largescaleintegratedchipproductionproposeverystrictrequirementsonthevibrationisolationoftheequipment.Asthepassivecontroldeviceforsomesimplestructures,c

7、anbeagoodhigh-frequencyvibrationisolation,therefore,thepassivecontrolcanmeetmostoftherequirementforgeneralvibrationisolationofequipments.Butforultra-precisionplatform,asaresultofhighisolationdemanding,metho