基于模型库的超精密减振系统设计软件的开发
本文选题:超精密减振系统 + 模型库 ; 参考:《华中科技大学》2014年硕士论文
【摘要】:超精密减振系统是精密制造、测量装备纳米级精度生成的必要保障,为了满足超精密减振系统快速设计的需求,必须对现有的设计经验及数据等进行积累及重用,因此需要开发超精密减振系统专用的设计软件,通过模型重用实现设计、建模及仿真过程的自动化。 本文对超精密减振系统的需求进行了分析,通过主被动相结合的减振方式实现其隔振 定位的复合要求。对空气弹簧等典型被动隔振部件及音圈电机等主动元件进行了动力学特性分析及数学建模;同时,对其控制系统进行了详细分析,通过相对位移反馈实现垂向及水平向的位置控制,通过绝对速度反馈实现振动控制。 本文通过模型重用机制实现减振系统的快速设计,对减振系统模型的可重用性及其实现方法进行了讨论,选定面向对象及陈述式建模语言Modelica建立典型元件、控制算法及隔振单元的仿真模型,最终组建超精密减振系统模型库,作为快速建模及仿真的基础。 基于C++Builder设计了相应的软件平台,运用面向对象的方法对模型库进行抽象并封装,并以友好的交互形式展现给用户。用户通过的简单操作便可完成减振系统构型的设计、隔振单元的优化设计以及基本模型的修改及替换。软件平台通过命令流脚本在Mworks平台下自动建立减振系统动力学模型,提高设计效率。最终,通过软件操作实现某减振系统实例的自动化设计,,验证了基于软件进行减振系统设计的有效性,并通过仿真试验对比分析,验证了其模型的准确性。 本文所设计的超精密减振系统模型库具有开放的接口,软件平台使用的过程也是对该平台进行扩展和完善的过程,为后续工作提供了有力的保障。
[Abstract]:Ultra-precision vibration absorber system is a necessary guarantee for precision manufacturing. In order to meet the requirement of rapid design of ultra-precision vibration absorber system, the existing design experience and data must be accumulated and reused. Therefore, it is necessary to develop a special design software for ultra-precision vibration absorption system, and to automate the process of design, modeling and simulation through model reuse. In this paper, the demand of ultra-precision vibration absorption system is analyzed, and the compound requirement of vibration isolation and positioning is realized by the combination of active and passive vibration reduction. The dynamic characteristics and mathematical modeling of typical passive vibration isolating components such as air spring and voice coil motor are analyzed, and the control system is analyzed in detail. Vertical and horizontal position control is realized by relative displacement feedback and vibration control is realized by absolute velocity feedback. In this paper, the rapid design of vibration absorption system is realized by model reuse mechanism. The reusability of the model and its implementation method are discussed. The object-oriented and declarative modeling language Modelica is selected to establish the typical components. The control algorithm and the simulation model of the vibration isolation unit are used to build the model base of the ultra-precision vibration absorption system as the foundation of the fast modeling and simulation. Based on C Builder, the corresponding software platform is designed, and the model library is abstracted and encapsulated by object-oriented method, and presented to the user in a friendly interactive form. The simple operation of the user can complete the design of the vibration absorption system configuration, the optimization design of the isolation unit and the modification and replacement of the basic model. In order to improve the design efficiency, the software platform automatically establishes the dynamic model of the damping system under the Mworks platform through the command flow script. Finally, the automation design of a vibration absorption system is realized by software operation, and the validity of the design based on software is verified, and the accuracy of the model is verified by the comparison and analysis of simulation experiments. The model base of ultra-precision vibration absorption system designed in this paper has an open interface, and the process of using software platform is also a process of extending and perfecting the platform, which provides a strong guarantee for the follow-up work.
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TB535.1;TP311.52
【参考文献】
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本文编号:1821955
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