基于嵌入式系統(tǒng)高精度隔振平臺主動控制方法研究.pdf

1、隨著科學技術(shù)水平的發(fā)展,超精密加工與精密測量對隔離環(huán)境有害振動的水平要求越來越高,對大型高性能高精度低頻空氣彈簧隔振平臺的需求也非常迫切。而要使隔振平臺具有良好的隔振性能,一套完善的振動控制方法是必不可少的。本文是在空氣彈簧隔振平臺的基礎(chǔ)上，研制出了一種高精度主動/被動混合隔振系統(tǒng),該混合隔振系統(tǒng)可以彌補單獨使用一種隔振方法的不足,進一步地提高了隔振性能。
　　本文首先從隔振理論出發(fā),對被動和主動隔振系統(tǒng)進行模型分析,分別建立單自

2、由度的動力學方程。其中對主動隔振系統(tǒng)分別分析采用位移、加速度與速度反饋方式時系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性,總結(jié)了三種反饋方式的特點,為后續(xù)的仿真與實驗研究提供了理論依據(jù)。針對空氣彈簧隔振平臺的特點,本文選取了響應(yīng)快、位移和作用力較大的音圈電機作為作動器,傳感器采用了分辨率高、通頻帶寬和測量范圍廣的941b型傳感器。然后對主動/被動隔振系統(tǒng)進行了原理結(jié)構(gòu)設(shè)計和軟硬件設(shè)計。在主動控制設(shè)計中,控制算法設(shè)計是核心環(huán)節(jié)。通過理論分析和Simulink仿真,

3、分別仿真采用PID控制、模糊PID控制的隔振效果,由仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn),當被控對象具有非線性、時變特性時,采用模糊 PID控制隔振效果更好,自適應(yīng)性強。最后對本文所設(shè)計的基于音圈電機的主動隔振系統(tǒng)進行了實驗分析,采用PID控制算法搭建了主動隔振系統(tǒng),并在隔振平臺垂直方向上進行了主動控制實驗。實驗結(jié)果顯示,在高頻段,被動隔振系統(tǒng)有很好的振動隔離作用,但在固有頻率附近隔離效果不佳,而主動隔振系統(tǒng)在固有頻率附近有很好的隔振效果,彌補了被動隔振的不足