光柵刻劃?rùn)C(jī)系統(tǒng)辨識(shí)及溫度影響研究.pdf_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、隨著現(xiàn)代光譜技術(shù)的發(fā)展,光譜儀器在航空航天、天文觀測(cè)、生物研究以及國(guó)防建設(shè)等各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用,而衍射光柵則是光譜儀器中的核心器件。光譜儀器的發(fā)展和進(jìn)步與光柵制造技術(shù)水平息息相關(guān)。大行程高精度的衍射光柵必須采用機(jī)械式光柵刻劃?rùn)C(jī)進(jìn)行制造,作為機(jī)械領(lǐng)域中最為精密的儀器之一,光柵刻劃?rùn)C(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且影響其精度的因素眾多。本文對(duì)光柵刻劃?rùn)C(jī)的關(guān)鍵部件進(jìn)行特性分析,對(duì)定位系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)研究,分析溫度變化對(duì)光柵刻劃?rùn)C(jī)的影響規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)償

2、系統(tǒng)研究。
   光柵刻劃?rùn)C(jī)的主體結(jié)構(gòu)包括定位系統(tǒng)、刻劃系統(tǒng)以及測(cè)量系統(tǒng),首先對(duì)這三個(gè)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)以及光柵刻劃?rùn)C(jī)的工作方式進(jìn)行詳細(xì)介紹。然后對(duì)光柵刻劃?rùn)C(jī)的大行程定位和小行程定位的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。為了提高光柵刻劃?rùn)C(jī)的性能,對(duì)其關(guān)鍵部件進(jìn)行特性分析。分別對(duì)刻劃系統(tǒng)中的復(fù)合刀架和刀架導(dǎo)軌以及定位系統(tǒng)中的工作臺(tái)和工作臺(tái)導(dǎo)軌進(jìn)行模態(tài)分析和變形分析,再對(duì)粗定位系統(tǒng)和精定位系統(tǒng)進(jìn)行理論建模,分析其系統(tǒng)穩(wěn)定性等特性。
   光柵

3、刻劃?rùn)C(jī)的定位系統(tǒng)直接決定著光柵毛坯的位置,因此定位系統(tǒng)十分重要,為了分析定位系統(tǒng)的特性,對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)研究。對(duì)原始定位數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)插補(bǔ)以及歸一化處理后,采用兩種方法進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)研究。第一種方法是基于ARX模型的系統(tǒng)辨識(shí),根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)先辨識(shí)模型的階數(shù)再辨識(shí)模型的參數(shù);第二種方法是基于理論模型的系統(tǒng)辨識(shí),首先根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建立一個(gè)簡(jiǎn)化的動(dòng)力學(xué)模型,然后在這個(gè)模型的基礎(chǔ)上完成系統(tǒng)辨識(shí)。這兩種辨識(shí)結(jié)果的對(duì)比結(jié)果表明,不同的辨識(shí)結(jié)果適用于不同的應(yīng)

4、用環(huán)境。
   光柵刻劃?rùn)C(jī)作為一個(gè)納米級(jí)精度要求的系統(tǒng),環(huán)境溫度變化對(duì)其精度也會(huì)造成一定的影響。為了研究溫度變化對(duì)光柵刻劃?rùn)C(jī)精度的影響規(guī)律,首先采用有限元方法進(jìn)行溫度變形分析,然后再對(duì)溫度-誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行建模,采用了兩種建模方式。其一是基于遺傳算法的多項(xiàng)式建模,在參數(shù)迭代時(shí)使用了逐步優(yōu)化方法計(jì)算最優(yōu)的遺傳算法參數(shù);其二是基于廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建模方法。建模結(jié)果驗(yàn)證了溫度對(duì)光柵刻劃?rùn)C(jī)的影響是一個(gè)相對(duì)緩慢的過(guò)程。在此基礎(chǔ)上建立溫度補(bǔ)償

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