高精密設(shè)備平臺(tái)微振動(dòng)混合控制理論研究.pdf

1、本學(xué)位論文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目：城市軌道交通激勵(lì)下高精密設(shè)備平臺(tái)微振動(dòng)混合控制(項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：50578058)，對(duì)高精密設(shè)備隔振平臺(tái)進(jìn)行混合控制的理論與仿真研究。
　　自從20世紀(jì)80年代以來(lái)，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)迅速發(fā)展為一個(gè)新興的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。在制造、測(cè)量微機(jī)電系統(tǒng)器件時(shí)，需要一個(gè)非常穩(wěn)定的高精密設(shè)備隔振平臺(tái)。高精密設(shè)備隔振平臺(tái)需要隔離的環(huán)境干擾是復(fù)雜的，不僅要求隔離如大地脈動(dòng)、機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)、車(chē)輛行駛、人員走動(dòng)等引起的地

2、面振動(dòng)，還要求對(duì)空調(diào)氣流、聲音、馬達(dá)等引起的作用于平臺(tái)的振動(dòng)能夠迅速消除。高精密設(shè)備平臺(tái)隔振系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要考慮的振動(dòng)頻率范圍為0~100Hz，而被動(dòng)控制和主動(dòng)控制相結(jié)合的混合控制能滿(mǎn)足同時(shí)隔離高頻干擾和低頻干擾的要求。
　　本文開(kāi)展以下研究工作：
　　1)本文首先設(shè)計(jì)了一個(gè)由空氣彈簧作為被動(dòng)隔振元件，超磁致伸縮作動(dòng)器作為主動(dòng)控制元件的多自由度高精密設(shè)備隔振平臺(tái)。在這種微振動(dòng)混合控制中，空氣彈簧起著隔離高頻振動(dòng)的作用，而主動(dòng)控

3、制則有效地隔離低頻振動(dòng)。然后分析和討論了作為被動(dòng)隔振元件的空氣彈簧和作為主動(dòng)控制元件的超磁致伸縮作動(dòng)器的物理模型。建立了高精密設(shè)備隔振平臺(tái)的簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)分析模型，并在考慮平臺(tái)和三層高科技廠房結(jié)構(gòu)耦合的情況下對(duì)隔振平臺(tái)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，得出了動(dòng)力學(xué)方程的表達(dá)式及各參數(shù)的取值。
　　2)本文定義了基礎(chǔ)干擾和直接干擾同時(shí)作用下隔振平臺(tái)的振動(dòng)傳遞率表達(dá)式，并針對(duì)考慮隔振效果時(shí)最受關(guān)注的Z方向?qū)Ω粽衿脚_(tái)的振動(dòng)傳遞率進(jìn)行了計(jì)算和分析，為研究復(fù)雜

4、環(huán)境干擾作用下的微振動(dòng)控制提供了理論基礎(chǔ)。
　　3)針對(duì)所設(shè)計(jì)的高精密設(shè)備隔振平臺(tái)在MATLAB軟件中SIMULINK下分別進(jìn)行了LQG控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等多種控制算法的仿真，并以被動(dòng)隔振系統(tǒng)為比較對(duì)象，對(duì)隔振平臺(tái)分別在基礎(chǔ)干擾作用下、直接干擾作用下、基礎(chǔ)干擾和直接干擾同時(shí)作用下的位移和速度曲線進(jìn)行了分析，同時(shí)也對(duì)三種主動(dòng)控制算法進(jìn)行了橫向比較分析。
　　通過(guò)以上研究工作的開(kāi)展，在高精密設(shè)備平臺(tái)微振動(dòng)控制中，采取主