精密主动隔振系统振动抑制关键技术研究

发布时间：2020-07-31 19:45

【摘要】：环境振动是影响精密设备制造及测量精度的关键因素,而主动隔振是抑制环境振动的重要手段。为进一步提升振动抑制能力,本文从精密主动隔振系统动力学建模、振动控制方法、参数测量方法及控制器设计及其软件实现四个方面入手,研究了精密主动隔振系统振动抑制的关键技术。首先,本文进行了精密主动隔振系统的动力学建模;分析了负载质量对称分布(质心位于形心)和非对称分布(质心偏离形心)对动力学方程的影响;利用模态理论实现了动力学方程的模态解耦;提出了基于模态解耦控制方法的地基振动前馈控制和负载振动反馈控制的混合控制策略。其次,针对精密主动隔振系统动力学方程中未确定参数,提出了负载重心、质量和惯量的测量方法,从而确定了质量矩阵、刚度矩阵与阻尼矩阵的参数;创建了基于Simulink的精密主动隔振系统仿真模型,并且分别对负载重心、质量和惯量的测量进行了仿真实验,仿真实验结果表明了该测量方法的有效性。接着,设计了精密主动隔振系统的控制器,其中包括位置控制器(位置环)、基于模型的地基振动前馈控制器和负载振动反馈控制器(速度环);同时提出了控制器参数的整定方法;此外,根据精密主动隔振系统的定位需求和振动抑制需求开发了控制软件。最后,搭建了精密主动隔振系统实验平台,并进行了定位实验与六自由度振动抑制实验。实验结果表明,位置控制精度满足精密设备工作需求;六自由度主动振动抑制能够明显降低精密主动隔振系统振动传递率,使得负载平台振动等级满足精密设备的环境振动要求。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB535
【图文】：

图 4-14 精密主动隔振系统上位机软件-控制环路设置页面开始MCU核心硬件设置MCU外设及板载硬件初始化软件模块初始化定时器初始化及使能背景程序定时器中断传感器模块测量系统控制器模块执行器系统诊断模块执行器模块任务间通信测试信号生成结束测试信号注入串口中断发送中断 接收中断发送看门狗 接收看门狗发送帧数据 帧数据填充帧完成？帧完成？校验无误？产生事件关发送中断相应服务其它中断、事件是否 否否是是图 4-15 下位机程序运行流程图

中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 μm 高度，开启位置环，保证各方向定位误差±5μm 之内环，使用动态信号分析仪采集伺服速度计的测量信息并进动速度幅值谱；再关闭所有方向速度环，再获取负载振动果：负载残余振动速度测试结果如图 5-10 所示，该图纵μm/s）均方根（RMS, Root MeanSquare），横坐标为频率。台面振动速度均方根值有明显下降，幅值基本在 1 μm/s

【参考文献】

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本文编号：2776925