基于Modelica的超精密隔振系统多领域建模与仿真.pdf

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1、试验研究现代制造工程(Mod唧M叻ufacf面ngEngine面ng)2015年第2期基于Modelica的超精密隔振系统多领域建模与仿真+陈改平，李子龙，罗欣，金建新(华中科技大学数字制造与技术国家重点实验室，武汉430074)摘要：超精密隔振系统是由机械、电气和流体装置组成的复杂机电系统，为实现多领域统一建模仿真，选择Modelica语言进行建模。采用模块化建模方法将隔振系统自顶向下进行分解，基于Modelica分别建立各元部件的动力学模型。以此为基础建立了隔振单元及控制系统的模型，最终组建了系统级多领域仿真模型，

2、实现模型的仿真及结果输出；与实验所测数据进行比对，结果基本一致，验证了模型的准确性及有效性，对于精密隔振系统的动力学性能研究具有非常重要的意义。关键词：超精密隔振系统；Modelica语言；多领域建模中图分类号：哪91．9文献标志码：A文章编号：1671_133(2015)02—0018—07Mlllti-domainmodeUngandsimlllationforllltra·precision订brationisolaUonsystembasedonT讧odeUcaChenGaiping，LiZilong，LuoX

3、in，JinJianxin(StateKeyLaboratoryofDigitalMan凼cturingEquipmentaIldTechnolog)r，HuazhongUnivers畸ofScience&Technology，Wuhan430074，China)Ab!m随ct：Ultra-precisionvibrationisolationsystemsarecomplexelectromech柚icalsystemscomposedbymachinery，electric明dnuid．Inordertoachie

4、vemulti-domainunmedmodelingandsimulation，Modelicaisselected鹊thesimulationplatf撕n．7rhemod-elismodul盯decomposedtop-down．Themodular删eliIlgmetIlodis挪doptedtodecomposethevib豫ti∞isolationsystemtop-down肌dbuilddyn姗icmodelsofmecoIIlponents．B髂edont}Iesemodels，dyn砌icmodels

5、ofisolatorsandthecontrolsystemarebuilt，andmulti-domainsimulationmodelofultra-precisionvibrationisolationsystemisestalblished．SimulationresuItsverif)rtheaccuracyandvalidityofthemodellib肼y．nesee助rtshavegreatsi础c锄ceforultra-isolationsystemdigitalmodeling．Keywords：u

6、ltra—precisionVibrationi801ationsystem；Modelica；m11lti—domainmodelingO引言超精密加工装备、测量仪器对工作环境的稳定性异常敏感，通常需要用隔振系统将其与外部环境隔离。随着这些装备的精度不断接近现有制造技术的极限，人们对隔振系统的隔振性能也提出了新的要求。目前主流的超精密隔振系统均是由被动隔振元件与主动执行器以一定连接方式组合而成，结合主、被动隔振在不同频段内的优势，实现宽隔振频段、高隔振性能。隔振系统的隔振性能需要与工作载荷的大小以及重心位置相匹配，才

7、能达到最佳效果，隔振系统的动力学仿真模型则可为隔振系统的性能评价和结构优化提供指导¨J。超精密隔振系统是由机械、电气和流体装置组成的复杂机电系统，机、电和控制三种部件之间的耦合关系对系统性能具有重要影响。目前人们对复杂系统常借助于ADAMS等专业的多体系统仿真平台进行动力学分析，对控制系统常利用MATLAB软件平台进行仿真分析。这些仿真平台在各自的单一领域内建模具有优势，但不适合对复杂机电控制系统进行统一仿真分析，另外，由于平台本身是一种因果性联系的模型，模块间计算过程的数据流是单向的，系统中某+国家自然科学基金创新研

8、究群体科学基金项目(5“2l∞2)；国家科技重大专项项目(20llzx02403)18陈改平，等：基于M0delica的超精密隔振系统多领域建模与仿真2015年第2期一模块的微小变动将引发对整个系统模型进行较大修改的情况，导致模型的可重用性不高，不利于大型模型的构建旧引。Modelica是一种基于方程的陈述式建模语言，它对来自不同