基于自适应控制的光栅刻划机长效主动与被动复合隔振方法研究

发布时间：2017-09-20 11:21

  本文关键词：基于自适应控制的光栅刻划机长效主动与被动复合隔振方法研究

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【摘要】：衍射光栅是光谱仪器中的核心部件,大面积高精度的衍射光栅在许多高精尖技术领域有着重要的应用价值。而用来制作大面积高精度刻划光栅的刻划机本身就是一种具有超高精度的设备,被为精密机械之王。光栅刻划机不仅自身结构复杂,其稳定运行对环境的要求极为苛刻,对其精度可造成影响的因素非常多,其中环境振动对光栅刻划机的稳定运行造成了不可忽视的影响,环境振动哪怕是很细微的振动都可能造成光栅刻划机的刻划精度,本文将主要从光栅刻划机基座隔振方面入手进行研究,主要完成的工作内容如下：(1)对光栅刻划机所处的环境进行调研,充分调研光栅刻划机实验室及其周围可能存在的振动因素。对各种振动的来源、传播方式、频率大小进行分析,并提出一些相应的隔振策略,对光栅刻划机实验室人员走动产生的振动进行较详细的理论分析。(2)对光栅刻划机进行隔振设计时,着重考虑地基传递进来的振动,由于被动隔振具有诸多优点,而且空气弹簧更是具有良好的隔振性能,本文为光栅刻划机的基座尝试了设计单层被动隔振系统和双层隔振系统,为克服隔振系统的低频隔振缺陷,提出在光栅刻划机基座隔振时采用主被动复合隔振的方式。(3)对光栅刻划机基座隔振采用主被动复合隔振的方法,分别采用了PID控制复合隔振以及模糊PID控制复合隔振的方法,经过模拟仿真,采用PID控制复合隔振方法和采用模糊PID复合隔振方法均能较好地隔离低频振动的干扰,弥补了被动隔振的低频隔振缺点,而采用模糊PID控制相比只采用PID控制时具有更高的控制精度。
【关键词】：光栅刻划机 衍射光栅 隔振 PID 模糊PID
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273;TH74
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 引言14-15
• 1.2 课题来源15
• 1.3 研究背景及意义15-17
• 1.4 光栅刻划机发展及趋势17-21
• 1.4.1 光栅刻划机的发展概况17-18
• 1.4.2 国外光栅刻划机发展现状18-20
• 1.4.3 国内光栅刻划机发展现状20-21
• 1.5 课题研究的内容和方法21-22
• 第二章 隔振理论及隔振技术22-27
• 2.1 引言22
• 2.2 隔振理论概述22-27
• 2.2.1 被动隔振发展及现状22-24
• 2.2.2 半主动隔振24-25
• 2.2.3 主动隔振25-26
• 2.2.4 作动器简介26
• 2.2.5 主动控制器简介26-27
• 第三章 光栅刻划机环境振动来源分析27-33
• 3.1 引言27
• 3.2 振动基本理论27-29
• 3.3 光栅刻划机环境振动因素29-30
• 3.4 人员走动引起的振动分析30-31
• 3.5 振动因素分类31
• 3.6 光栅刻划机环境振动传递路径及隔振策略31-33
• 第四章 光栅刻划机基座被动隔振研究33-44
• 4.1 光栅刻划机基座被动隔振方案33-35
• 4.2 光栅刻划机基座单自由度隔振研究35-39
• 4.3 光栅刻划机基座双层隔振系统数学模型及仿真分析39-44
• 4.3.1 光栅刻划机基座隔振系统参数确定40-41
• 4.3.2 双层被动隔振仿真结果及分析41-44
• 第五章 光栅刻划机基座主被动复合隔振方法研究44-62
• 5.1 作动器和作动器的选择44-45
• 5.1.1 超磁致伸缩作动器44-45
• 5.2 基于传统PID主动控制隔振控制器设计45-46
• 5.2.1 PID基本理论45-46
• 5.2.2 PID参数整定46
• 5.3 光栅刻划机单层PID主动控制隔振研究46-51
• 5.3.1 光栅刻划机单层PID主动控制模型的建立46-47
• 5.3.2 光栅刻划机单层PID主动控制仿真及结果分析47-51
• 5.4 双层隔振系统PID控制主动隔振方法应用51-56
• 5.4.1 双层隔振系统作动器安装位置方式选择51-52
• 5.4.2 光栅刻划机复合隔振的动力学模型及仿真框图搭建52-54
• 5.4.3 双层隔振系统PID控制复合隔振方法仿真及结果分析54-56
• 5.5 模糊PID控制复合隔振方法研究56-62
• 5.5.1 模糊自适应PID控制器的设计57-58
• 5.5.2 基于模糊理论自适应PID控制复合隔振仿真58-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 6.1 论文总结62
• 6.2 研究展望62-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况67

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本文编号：887751