并联主动控制式空气弹簧隔振基础技术研究
发布时间：2020-09-24 12:04
在精密测量与精密加工等领域,仪器、设备等自身微幅振动的问题已经摆在了人们的面前,成为技术进步的瓶颈。鉴于很多情况下,这种振动并非来源于设备自身,因而建立隔振平台是一种有效的振动抑制手段。本文基于大型空气弹簧隔振平台,研制出一种新型的主动隔振系统,有力地弥补原有被动隔振系统的不足,进一步提高隔振平台的性能。 本文对隔振平台和空气弹簧组成的六自由度振动系统的原理、性能及参数进行了分析。并且分析了被动隔振系统的不足之处,同时对被动隔振系统固有频率进行了理论计算。 针对被动隔振系统在低频带的不足,并且根据隔振系统的实际情况,应用经典的PID控制器设计了三自由度主动控制算法,并经过仿真分析,大幅度降低了隔振系统在低频带的振动传递率,提高了隔振平台的姿态精度,显著提高了隔振系统的性能。 针对隔振系统的特点,参考磁悬浮的原理,设计了适合主动隔振系统应用的电磁作动器,并设计了与之配套的功率放大电路,还对其他系统必需的硬件进行了选型。本文应用数字PID控制算法设计了控制系统的软件,实现了实时控制、动态显示、数据记录、参数调整以及故障报警等控制功能。应用Simulink动态仿真模块对主动隔振系统进行了仿真,应用主动控制模式实现了对各种扰动的抑制,提高了隔振系统的综合性能指标。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2006
【中图分类】：TH135
【部分图文】：
第2章 隔振系统基本参数与振动分析2.1 系统结构及参数分析本系统应用于哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所研制的空气弹簧隔振基础 3#基础，系统由主动、被动隔振系统联合控制隔振平台的振动。2.1.1 隔振系统结构分析隔振平台为 T 字型结构，外形尺寸如图 2-1 所示。以 T 型台的质心为坐标原点建立参考坐标系，采用图 2-1 所示的坐标方向。系统弹性支撑应用十个空气弹簧[31,32,33,34,35]，并且空气弹簧同时具有阻尼特性。空气弹簧的布置采用平置式[36]，弹性连轴节在支撑平面上分布如图 2-2 所示。每个空气弹簧三个相互垂直的刚度轴 p、q、r，各自平行于系统参考坐标系的 ox、oy、oz 轴，十个空气弹簧关于 xoz、yoz 平面对称分布，而支撑平面位于水平重心平面也就是 xo平面上方 0.154m。
图 2-2 弹性连轴节在支撑平面分布图2.1.2 隔振平台质量特性隔振平台为钢筋混凝土结构，并且钢筋所占比例较大，其质的 16%，估算可得到台体密度 ρ，进而得到台体质量 m 以及绕Jx、Jy、Jz。台体质量特性如下：32222.60 /8222285625344239356547xyzt mm kgJ kg mJ kg mJ kg mρ = = = = = 空气弹簧应用株洲时代的产品，单个弹簧刚度由检验报告确实验的平均值，其垂向刚度 k＝254.3N/mm，横向刚度 k＝283.2弹簧的阻尼特性由实验确定阻尼比，从而计算出系统阻尼。
图 4-7 主动控制程序主控界面主控界面包括四个部分：系统功能区，实现系统操作功能；参数设置区，可以在线修改控制器的大部分参数；三自由度广义位移以及四个控制输出的显示区，实现动态显示的功能。4.4.2 数据采集及处理软件流程设计数据采集及处理环节程序流程如图 4-8 所示。这一环节不但实现数据采集的功能，还会动态显示隔振平台的三自由度广义位移。
本文编号：2825699
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2006
【中图分类】：TH135
【部分图文】：
第2章 隔振系统基本参数与振动分析2.1 系统结构及参数分析本系统应用于哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所研制的空气弹簧隔振基础 3#基础，系统由主动、被动隔振系统联合控制隔振平台的振动。2.1.1 隔振系统结构分析隔振平台为 T 字型结构，外形尺寸如图 2-1 所示。以 T 型台的质心为坐标原点建立参考坐标系，采用图 2-1 所示的坐标方向。系统弹性支撑应用十个空气弹簧[31,32,33,34,35]，并且空气弹簧同时具有阻尼特性。空气弹簧的布置采用平置式[36]，弹性连轴节在支撑平面上分布如图 2-2 所示。每个空气弹簧三个相互垂直的刚度轴 p、q、r，各自平行于系统参考坐标系的 ox、oy、oz 轴，十个空气弹簧关于 xoz、yoz 平面对称分布，而支撑平面位于水平重心平面也就是 xo平面上方 0.154m。
图 2-2 弹性连轴节在支撑平面分布图2.1.2 隔振平台质量特性隔振平台为钢筋混凝土结构，并且钢筋所占比例较大，其质的 16%，估算可得到台体密度 ρ，进而得到台体质量 m 以及绕Jx、Jy、Jz。台体质量特性如下：32222.60 /8222285625344239356547xyzt mm kgJ kg mJ kg mJ kg mρ = = = = = 空气弹簧应用株洲时代的产品，单个弹簧刚度由检验报告确实验的平均值，其垂向刚度 k＝254.3N/mm，横向刚度 k＝283.2弹簧的阻尼特性由实验确定阻尼比，从而计算出系统阻尼。
图 4-7 主动控制程序主控界面主控界面包括四个部分：系统功能区，实现系统操作功能；参数设置区，可以在线修改控制器的大部分参数；三自由度广义位移以及四个控制输出的显示区，实现动态显示的功能。4.4.2 数据采集及处理软件流程设计数据采集及处理环节程序流程如图 4-8 所示。这一环节不但实现数据采集的功能，还会动态显示隔振平台的三自由度广义位移。
【引证文献】
相关硕士学位论文 前2条
1 鲁云峰;基于CAN总线空气弹簧隔振基础控制技术研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
2 周文;磁悬浮浮筏隔振系统传递特性的研究[D];武汉理工大学;2009年
本文编号：2825699
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/2825699.html
