高科技廠房微振動(dòng)混合控制的算法研究.pdf

1、本學(xué)位論文來(lái)源于國(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)一個(gè)高精密設(shè)備隔振平臺(tái)混合控制的算法進(jìn)行了理論與仿真研究。
　　20世紀(jì)中后期開(kāi)始，高新技術(shù)的發(fā)展日新月異，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)就是其中之一，并迅速發(fā)展為一個(gè)新興的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。作為一個(gè)微系統(tǒng)，其在制造、測(cè)量的過(guò)程中，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

2、求隔離如大地脈動(dòng)、機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)、車輛行駛、人員走動(dòng)等引起的地面振動(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)能夠有效控制。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，屬于低頻范圍內(nèi)的隔振，僅有被動(dòng)控制已不能滿足這一要求，加入主動(dòng)控制的混合控制才能滿足高精密設(shè)備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)本文首先根據(jù)文獻(xiàn)資料建立了三層廠房?jī)?nèi)的高精密設(shè)備密隔振平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)模

3、型，對(duì)平臺(tái)受力分析寫(xiě)出了簡(jiǎn)化的動(dòng)力學(xué)方程，并給出了各參數(shù)的初始取值，為了考慮方便，所有的情況均僅涉及到Z方向，外部激勵(lì)考慮了地面干擾及作用于平臺(tái)上的直接干擾,并在分析中利用了干擾噪聲。
　　2)根據(jù)所建立的動(dòng)力學(xué)方程，利用MATLAB軟件對(duì)高精密隔振平臺(tái)展開(kāi)控制分析。本文用了現(xiàn)代控制理論中的2種控制算法，首先利用了最為經(jīng)典的LQG控制，對(duì)隔振平臺(tái)進(jìn)行了振動(dòng)控制并考察了其控制前后的位移及速度曲線；另外用了H∞魯棒控制的方法重復(fù)了上述

4、LQG控制的過(guò)程，同樣得到了控制結(jié)論。
　　3)針對(duì)以上2種控制方法，首先比較2者分別對(duì)隔振平臺(tái)微振動(dòng)控制的優(yōu)劣，在此基礎(chǔ)上，同時(shí)改變某個(gè)參數(shù)，分別利用2種方法進(jìn)行控制，看控制效果的波動(dòng)；另外，再同時(shí)改變多個(gè)參數(shù)，比較2種控制方法的控制效果。
　　高精密設(shè)備隔振平臺(tái)的防微振系統(tǒng)需要控制方法對(duì)低頻的抑制能力強(qiáng)，針對(duì)這個(gè)要求，本文分別利用LQG控制跟H∞魯棒控制對(duì)其進(jìn)行控制，這兩種控制方法由于實(shí)際的干擾信號(hào)精度以及高精密平臺(tái)的參