六自由度磁懸浮隔振平臺數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來，隨著材料科學(xué)、基礎(chǔ)物理、生命科學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，越來越多的科學(xué)試驗希望利用地球軌道的失重環(huán)境進行開展。然而在空間環(huán)境下，由于空間站上運動部件高速周期性運動、人員移動、軌道機動等因素，會使空間站本體產(chǎn)生低頻率、小幅值、長時間的振動。許多科學(xué)實驗設(shè)備需要一種主動振動抑制系統(tǒng)來提供滿足要求的微重力環(huán)境。為了衰減甚至消除這種振動，本文描述了一種基于磁懸浮原理的振動主動抑制平臺。
　　課題首先基于振動環(huán)境，提出了磁懸浮振動主動抑制平臺

2、的參數(shù)指標(biāo)，并基于磁懸浮原理，描述了振動主動抑制平臺的工作原理，并圍繞磁懸浮控制系統(tǒng)進行了總體設(shè)計。
　　基于提出的磁懸浮控制方案，為了提高系統(tǒng)的控制精度，構(gòu)建閉環(huán)控制系統(tǒng)較為精確的數(shù)學(xué)模型，對閉環(huán)控制系統(tǒng)中所使用的傳感器、驅(qū)動器進行了模型建立與參數(shù)辨識。
　　為實現(xiàn)磁懸浮隔振平臺中浮動平臺的三維位姿測量，避免接觸引入的誤差，采用了光學(xué)非接觸的二維 PSD傳感器。建立三維位姿測量數(shù)學(xué)模型，設(shè)計傳感器布局。結(jié)合試驗驗證了三維位

3、姿測量方法的準(zhǔn)確性。
　　對單自由度被控模型建立基本動力學(xué)模型，并對三種基本反饋控制方案進行了篩選，基于古典控制理論，完成了磁懸浮隔振系統(tǒng)單自由度控制器設(shè)計，并完成了單自由度控制器的離散化工作。在單自由度控制器基礎(chǔ)上，結(jié)合磁懸浮隔振平臺的具體配置，得出了系統(tǒng)六自由度狀態(tài)空間模型，并對模型進行了分析與推導(dǎo)。最終使用設(shè)計的六自由度控制器進行振動抑制試驗，實驗結(jié)果表明所設(shè)計的磁懸浮振動抑制系統(tǒng)基本滿足設(shè)計指標(biāo)需求,對于55Hz的定頻振動