高精密設(shè)備平臺微振動混合控制理論研究.pdf

1、本學(xué)位論文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目：城市軌道交通激勵下高精密設(shè)備平臺微振動混合控制(項目批準(zhǔn)號：50578058)，對高精密設(shè)備隔振平臺進(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，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)迅速發(fā)展為一個新興的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。在制造、測量微機(jī)電系統(tǒng)器件時，需要一個非常穩(wěn)定的高精密設(shè)備隔振平臺。高精密設(shè)備隔振平臺需要隔離的環(huán)境干擾是復(fù)雜的，不僅要求隔離如大地脈動、機(jī)器運轉(zhuǎn)、車輛行駛、人員走動等引起的地

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

3、制則有效地隔離低頻振動。然后分析和討論了作為被動隔振元件的空氣彈簧和作為主動控制元件的超磁致伸縮作動器的物理模型。建立了高精密設(shè)備隔振平臺的簡化動力學(xué)分析模型，并在考慮平臺和三層高科技廠房結(jié)構(gòu)耦合的情況下對隔振平臺進(jìn)行了動力學(xué)分析，得出了動力學(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作用下隔振平臺的振動傳遞率表達(dá)式，并針對考慮隔振效果時最受關(guān)注的Z方向?qū)Ω粽衿脚_的振動傳遞率進(jìn)行了計算和分析，為研究復(fù)雜

4、環(huán)境干擾作用下的微振動控制提供了理論基礎(chǔ)。
　　3)針對所設(shè)計的高精密設(shè)備隔振平臺在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，并以被動隔振系統(tǒng)為比較對象，對隔振平臺分別在基礎(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作用下的位移和速度曲線進(jìn)行了分析，同時也對三種主動控制算法進(jìn)行了橫向比較分析。
　　通過以上研究工作的開展，在高精密設(shè)備平臺微振動控制中，采取主