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低频精密主动隔振技术研究

为了满足精密加工隔离低频振动信号的需要,本论文对采用压电陶瓷制成的低频精密主动隔振系统进行了理论、仿真和实验研究。低频精密主动隔振系统是采用压电陶瓷作为作动器和干扰源,两级隔振系统作为受控对象组成的机电一体化系统。本文首先对单级和两级被动隔振系统进行了理论研究。由于被动隔振不能隔离低频振动信号,据此作者重点研究了单级和两级主动隔振系统。主动隔振系统需要性能优异的传感器,作者提出了三种用于传感器低频扩展的方法,并利用MATLAB软件分别对其稳态和瞬态响应进行了仿真研究。在设计了新型的高压功率放大器后,对压电陶瓷作动器的静态和动态性能进行了实验研究,并将其作为执行机构引入主动隔振系统。利用模拟电子技术,作者成功的将固有频率为4.5Hz的速度传感器扩展到固有频率为0.2Hz,并将其引入到低频精密主动隔振系统中进行了实验研究。实验结果表明,压电式精密主动隔振系统具有良好的低频隔振性能,能满足低频精密隔振的要求。此外,为了研究采用数字控制  (本文共78页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
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主动隔振系统传感器信号调理技术研究

主动隔振技术较被动隔振技术而言能获得更大的隔振带宽及更小的振动传递率,主动隔振器广泛用于IC制造设备和高精密测量设备,其隔振性能直接影响到这些设备的加工或测量精度。传感器是主动隔振系统的重要组成部分,影响振动主动控制的精度和带宽。因此,研究主动隔振系统传感器信号调理技术有其特定的重要性及实用价值。本文分析了主动隔振系统对传感子系统的需求,对工程中广泛使用的各类位移和速度传感器的工作特性进行了比较分析,确定了相关传感器的选型配置方案和关键技术指标。建立了包含测量、放大、传输和串联校正环节在内的测振模型,分析了影响该类传感器测振带宽的因素,并对其低频扩展的方法及实现途径进行了探讨,分析比较了各种方法的优缺点,为最终选择扩展滤波作为绝对速度传感器低频扩展实现方案提供了依据。基于测振模型及误差理论分析了电气噪声对绝对速度传感器低频扩展范围的影响,得出了测量现场电气噪声水平与绝对速度传感器低频扩展可获得的极限频率的函数表达式,为绝对速度传...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
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精密主动隔振平台的控制系统研究与实现

环境振动、内部激励是影响精密加工装备与测量仪器精度和性能的关键因素,因而能有效隔离地基振动和抑制直接扰动的精密主动隔振系统成为精密制造、测量装备的必要保障。本论文主要针对精密主动隔振系统的隔振带宽和隔振性能要求,开展了精密主动隔振平台的控制系统分析和设计,主要的工作和成果有:建立了精密主动隔振平台的动力学模型,阐述了六自由度振动隔离与主动控制机理,确定了隔振系统的主要隔振性能指标,并完成了控制系统的架构设计。针对宽频带、高精度的控制要求,完成了主动隔振控制系统的硬件设计。根据速度传感器的特性及其低频扩展的方法设计与实现了传感器的调理电路,根据洛伦兹电机的结构和原理设计与实现了洛伦兹电机驱动器,对所选用的主控单元做了详细的介绍。针对主动隔振系统控制算法简单实用的应用要求,设计了用于实现算法的二阶IIR数字滤波器。采用级联二阶IIR滤波器的形式构建了反馈控制器,该控制器能在保证稳定性的前提下尽可能的增大反馈控制的增益。为了更好地抑制...  (本文共75页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
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台式主动隔振控制系统设计与实现

低频振动一直都是影响精密光学仪器或设备精度和性能的关键因素。随着精密仪器、设备的测量精度不断提高,对于精密主动隔振系统的要求也越来越高。本文依托于国家重大专项,针对扫描电镜、扫描探针显微镜等精密光学仪器的工作环境,设计对于1-30Hz的低频振动具有良好隔振效果的台式主动隔振系统的控制器,相比于传统的反馈主动隔振系统,台式主动隔振系统添加的前馈控制项可以很好地解决负载振动与地基振动之间共振高峰无法消除的现象。首先,本文分析控制系统的隔振需求,参考现有的隔振产品,提出了控制系统的设计要求,论述了台式隔振系统整机的机械机构、系统部件的特点;在此基础上提出了控制系统的方案并对控制方案中的模块进行了分析,完成了整个隔振系统的设计。其次,完成了台式主动隔振系统控制器的硬件设计。其中,包括了低频扩展电路、模数转换电路、数模转换电路、通信接口电路、基于DSP+CPLD架构的主控电路以及驱动电路。低频扩展电路和驱动电路进行了仿真与实验的验证,主控...  (本文共67页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
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针对分子测量机的高精度主动隔振技术研究

高精度主动隔振技术是保证精密仪器获得高精度测量结果的关键技术之一。本文基于“国家重大科研仪器设备研制专项申请预先研究项目”,结合相关理论,应用计算机仿真和实验研究的方法,系统地研究了精密测量仪器的主动隔振技术。本文对高精度主动隔振平台进行了动力学建模、分析和实验模态分析;设计了主动隔振系统的关键元件——致动器,并对其特性进行了实验和分析;在深入研究广义预测控制理论的基础上,结合模糊控制理论,设计了广义预测模糊控制系统。经计算机仿真验证,隔振效果良好。分析了分子测量机的振动允许值和所处的振动环境,建立了高精度主动隔振平台的振动模型和动力学方程。以振动传递率为指标,系统地分析了被动隔振和主动隔振对于从地基传来的振动干扰信号的隔离。在此基础上,进一步研究了地基干扰和非地基干扰同时作用时的振动传递率问题。对高精度主动隔振平台进行了实验模态分析,建立了该平台在模态坐标下的动力学方程。设计了关键隔振元件——超磁致伸缩致动器。通过对超磁致伸缩...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
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正负刚度并联精密主动隔振系统研究

精密主动隔振系统是超精密加工、制造与测量装备纳米级精度生成的必要保障之一。它通过隔离精密设备外部环境的振动,以解决影响超精密装备精度生成的微振动问题。随着超精密装备精度朝着纳米、甚至亚纳米的演进,对隔振系统的性能要求也愈加苛刻,进一步降低系统固有频率以及实现共振峰附近振动的高效隔离成为提升隔振系统性能的关键,同时也是当前精密隔振领域研究的热点与难点。本论文依托国家重大科研项目,面向重大工程的实际需求,针对精密主动隔振系统越来越高的隔振要求,从结构新构型和振动主动控制两方面入手,研究实现超低频隔振关键单元的隔振机理,以及多自由度隔振系统精密定位-高性能隔振复合振动主动控制策略,完成主动隔振系统样机的设计与应用,以进一步提升隔振系统的性能,使其满足超精密加工、制造与测量装备日益苛刻的性能要求。首先,本文分析了影响精密隔振系统性能的关键因素,提出了基于正负刚度并联的精密隔振新构型,解决了隔振系统为保障大承载力而难以实现超低频隔振的问题...  (本文共128页) 本文目录 | 阅读全文>>