超低頻標(biāo)準(zhǔn)振動臺相關(guān)設(shè)計理論及運動控制技術(shù)的研究.pdf

1、本論文結(jié)合國家科技基礎(chǔ)條件平臺項目“超低頻振動國家標(biāo)準(zhǔn)裝置的研究與建立”，對超低頻標(biāo)準(zhǔn)振動臺的相關(guān)設(shè)計理論及運動控制技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　第一章闡述了論文的研究意義和研究內(nèi)容。首先，總結(jié)了振動校準(zhǔn)的內(nèi)容和方法，分析了超低頻振動校準(zhǔn)的重要意義;其次，分析了振動計量的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，特別是超低頻振動計量領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀;再次，分析了振動臺結(jié)構(gòu)設(shè)計及反饋控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀，提出了構(gòu)建超低頻標(biāo)準(zhǔn)振動臺的意義及技術(shù)難點;最后，概括了論文的主要

2、研究內(nèi)容。
　　第二章研究了超低頻標(biāo)準(zhǔn)振動臺長均勻氣隙磁場的設(shè)計理論。針對傳統(tǒng)的單磁路結(jié)構(gòu)產(chǎn)生長均勻氣隙磁場存在的問題，提出了一種閉合雙磁路結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了理論分析;為進(jìn)一步提高長氣隙磁場的均勻度，又提出了變氣隙閉合雙磁路結(jié)構(gòu)及其設(shè)計方法:首先，研究了一種實用的三折線變氣隙結(jié)構(gòu)，基于遍歷法對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，并基于優(yōu)化后的三折線變氣隙結(jié)構(gòu)，分析了實際應(yīng)用中外磁軛缺口對氣隙磁場和結(jié)構(gòu)漏磁的影響;然后，又研究了一種多項式變氣隙結(jié)構(gòu)，并基于

3、遺傳算法對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。
　　第三章研究了超低頻標(biāo)準(zhǔn)振動臺導(dǎo)軌不平順補償理論。首先，基于簡化的均勻氣膜理論模型，分析了導(dǎo)軌氣膜壓力分布規(guī)律;接著，針對實際存在的導(dǎo)軌不平順問題，建立了非均勻氣膜導(dǎo)軌模型，分析了非均勻氣膜產(chǎn)生非對稱氣膜壓力分布，進(jìn)而使滑臺在運動時產(chǎn)生俯仰角變化的現(xiàn)象;然后，指出了滑臺俯仰將造成被校加速度傳感器在超低頻段靈敏度偏大或偏小現(xiàn)象，并分析了導(dǎo)軌形位公差對校準(zhǔn)結(jié)果偏差的影響;最后，提出了導(dǎo)軌不平順補償方法，并

4、通過實驗驗證了不平順導(dǎo)軌的分析理論及補償方法的有效性。
　　第四章研究了超低頻標(biāo)準(zhǔn)振動臺運動量反饋控制理論。首先，建立了電磁振動臺機電耦合模型，分析了電磁振動臺的頻率特性，提出了振動臺機電參數(shù)的辨識方法;接著，設(shè)計了直線光柵尺脈沖信號專用轉(zhuǎn)換模塊，實現(xiàn)了長行程振動臺位移波形的高精度檢測，進(jìn)而構(gòu)建了基于直線光柵尺的位移反饋控制系統(tǒng)，并研究了相關(guān)參數(shù)對改善振動臺輸出波形失真度的影響;然后，基于直線光柵尺測量技術(shù)構(gòu)建了一種可調(diào)電粘彈性支

5、撐裝置，代替了傳統(tǒng)的機械彈性支撐裝置，進(jìn)一步降低了振動臺輸出波形失真度，并研究了相關(guān)參數(shù)的影響;最后，基于自傳感技術(shù)設(shè)計了振動臺運動速度提取裝置，實現(xiàn)了無需傳感器的運動量測量，并構(gòu)建了振動臺速度反饋控制系統(tǒng)，研究了相關(guān)參數(shù)對降低振動臺輸出波形失真度的影響。
　　第五章實驗研究了研制成功的超低頻標(biāo)準(zhǔn)振動臺系統(tǒng)?；诒疚奶岢龅拇怕吩O(shè)計、導(dǎo)軌不平順補償、運動反饋控制理論研制了超低頻長行程標(biāo)準(zhǔn)振動臺系統(tǒng)，并以此為實驗對象，分別進(jìn)行了氣隙磁