微振动主动阻尼控制技术的研究

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随着高新技术的快速发展,精密仪器设备、超微细加工与测试所占的比例越来越高,这对微振动的控制提出了更高的要求。开展微振动控制技术的研究,对高技术产业的发展以及国防建设都具有重要的理论意义和实用价值。 本文基于以空气弹簧作为弹性支承的被动隔振台座,提出一套包括数据采集处理系统、计算机控制系统以及电磁作动系统三大部分的主动控制概念,以满足即使在振动量级极其微小的情况下,也能实时产生足够的阻尼力,提高微振动控制水平。 首先,针对微振动特性,提出一套包括振动参数采集、放大、滤波、A/D(D/A)转换、FFT变换的数据采集处理系统,将振动参数转变为便于计算机控制系统识别和处理的数据,为实现微振动的主动控制提供了前提。 其次,建立了隔振台座系统(包括主动作动力),在笛卡尔坐标系中六个自由度的数学模型,并根据实际工程的需要,进行了合理简化,进而根据数学模型建立了空间状态方程,为控制系统的设计奠定了基础。 再次,对计算机控制系统的硬件和软件系统进行了探讨,在考虑时滞的离散状态空间中,设计了控制算法和控制律,提出了整套计算机控制流程,借助SAP2000和SIMULINK软件,结合工程实例,验证了系统状态方程的正确性,并针对系统自振和输入振动干扰、选取不同权矩阵的情况进行了对比分析,得到了主动控制的最优效果,证明了控制算法的有效性。 文末针对微振动控制的特点,提出一种在不改变电流方向的前提下实现控制力方向改变的电磁作动器结构型式,并在忽略高阶无穷小的近似假设下,对控制力的表达式进行了线性化,进而提出了电磁作动器的设计方法。
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