【摘 要】
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当今世界各国对能源的需求日益提高,且对新能源探索的热情日益高涨,同时各国学者纷纷表示惯性约束核聚变是一种具有宽广前景的研究方向。但由于技术难度大,目前人类距离实现稳定可控的核聚变还有很长的一段路要走。激光惯性约束核聚变是指通过将大量激光束同时照射在靶丸上诱发靶丸产生核聚变反应,其中激光的引导精度是衡量聚变实验成功与否的一个重要指标。反射镜架是激光惯性约束核聚变装置的重要组成部分,反射镜架的定位精度
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当今世界各国对能源的需求日益提高,且对新能源探索的热情日益高涨,同时各国学者纷纷表示惯性约束核聚变是一种具有宽广前景的研究方向。但由于技术难度大,目前人类距离实现稳定可控的核聚变还有很长的一段路要走。激光惯性约束核聚变是指通过将大量激光束同时照射在靶丸上诱发靶丸产生核聚变反应,其中激光的引导精度是衡量聚变实验成功与否的一个重要指标。反射镜架是激光惯性约束核聚变装置的重要组成部分,反射镜架的定位精度直接决定了激光束的照射引导精度。本文以惯性约束核聚变装置的最后一级投射反射镜为研究对象,基于反射镜架并联结构的特点,对其进行运动学分析,获得反射镜架的运动学正解模型和运动学逆解模型。对反射镜架进行运动误差分析,判断其可能存在的误差类型,研究几何误差和机构应力误差对反射镜架最终位姿的影响。以运动学模型和误差模型为理论基础,提出了包含误差补偿功能的反射镜架控制算法,开发用于反射镜架控制的设备服务软件。使用MFC库搭建基于对话框的软件运行框架,将控制算法嵌入其中,并通过倍福工控产品通讯协议与PLC交换数据从而实现了镜架微驱动中的电机控制。对反射镜的步进精度指标和定位精度开展验证实验。步进精度验证实验结果表明了反射镜架单向运动时的系统最大和最小误差分别为1.25μrad和0.1μrad,当行程超过系统误差时,可以达到0.1μrad的步进精度。定位精度验证实验结果表明,全闭环控制算法和集成了误差补偿功能的位置控制算法具有稳定的控制性能,且单向运动时误差行程比最高可达98.7%,混合运动时误差行程比最高为98.5%,满足反射镜架定位精度指标要求。
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