精密隔振平台振动的LQG控制

建立了以空气弹簧作为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器作为主动隔振元件的精密隔振平台隔振系统，应用LOG控制算法设计其主动控制器。采用MATLAB软件进行了仿真分析以验证系统的振动控制效果。仿真结果表明所设计的振动主动控制系统可在非常宽的频率范围对基础干扰和由仪器设备产生的直接干扰所引起的精密隔振平台振动进行有效的控制。     

精密隔振平台微振动的H∞控制

设计了一个精密隔振平台6自由度微振动控制系统.该系统以4个空气弹簧作为被动隔振元件,8个超磁致伸缩致动器作为主动隔振元件.4个垂直方向致动器与空气弹簧平行安装,以充分发挥超磁致伸缩致动器的性能.采用H∞控制算法来设计振动主动控制系统.应用Matlab软件进行了仿真分析以验证系统的振动控制效果.仿真结果表明所设计的振动主动控制系统能在较宽的频率范围对地基干扰具有很好的控制效果.     

用于超精密隔振的稀土超磁致伸缩致动器设计

介绍了超精密隔振平台的结构和振动控制原理 ,设计了稀土超磁致伸缩致动器作为驱动装置 ,并阐明致动器的结构和工作原理 ;分析了致动器工作磁场的组成及线圈轴向磁场的分布情况 ;研究了致动器振动控制的频率特性。实验表明所设计的稀土超磁致伸缩致动器具有良好的振动控制效果。     

超精密机床磁致伸缩作动器隔振系统

针对超精密机床系统振动的非定值性,提出了磁致伸缩作动器隔振方案,并运用人工神经网络生成查询表,对隔振系统进行控制。仿真与实验研究结果证明了该方案的正确性。     

超精密隔振平台主动振动控制系统设计

建立了超精密隔振平台的结构及动力学模型，设计了一种新型的双向电磁作动器，并采用PID控制算法建立了主动振动控制系统模型，经Matlab软件仿真分析表明，该系统具有良好的隔振效果。     

微制造平台微振动的H2/H∞混合控制

基于啄木鸟头部生物构造及其仿生隔振机理 ,采用混合隔振技术建立了微制造平台隔振系统。该系统以空气弹簧和橡胶层作为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器作为主动隔振元件。针对 H2 最优控制和 H∞ 鲁棒控制的优缺点 ,主动控制器采用H2 / H∞ 混合控制进行设计 ,并通过 L MI凸优化方法求解 H2 / H∞ 混合控制器。仿真结果表明所设计的 H2 / H∞ 混合控制器具有良好的鲁棒稳定性和时域性能 ,可在非常宽的频率范围对基础干扰和由微制造设备产生的直接干扰所引起的微制造平台振动进行有效的控制 ,其振动控制效果明显优于 H∞ 控制     

环境激励下设备平台微振动混合控制的研究

通过对隔振平台隔振特点的研究,采用主动隔振与被动隔振相结合的混合隔振技术,建立以空气弹簧为被动隔振元件、超磁致伸缩作动器为主动隔振元件的混合隔振系统;针对所设计的隔振平台系统在SIMULINK环境中进行PID控制仿真,并以被动隔振系统为比较对象,考察主动控制效果,并分析比较了考虑与不考虑厂房结构耦合时的控制效果;建立厂房及隔振平台系统的试验模型,进行结构模型试验。根据结构模型试验理论,设计并制作一个三层厂房及双层隔振平台模型,利用PID控制算法,测试系统的隔振效果,并将试验结果和理论分析、仿真结果进行对比分析。     

超磁致伸缩微致动器的磁场有限元分析

作为超精密隔振系统的核心部件，超磁致伸缩微致动器的工作性能直接影响隔振精度。在建立超磁致伸缩微致动器的轴对称模型的基础上．利用有限元方法对致动器的磁场进行分析，并通过数值积分方法计算在不同励磁电流下超磁致伸缩棒的伸长量，根据计算结果对致动器的线性工作范围作出了有效的估计。     

超磁致伸缩致动器的输出位移与其控制研究

根据自动控制原理，结合磁致伸缩致动器的结构建立了致动器传递函数模型，在此基础上设计了以TMS320C31为核心的致动器位移闭环控制系统。该控制系统主要由硬件和软件两部分组成。进行了致动器位移控制系统的开环实验和闭环实验，实验结果表明，该系统稳定性可靠、精度高，为致动器在实际精密位移控制中的应用打下了基础。     

超精密机床的振动混合控制

研究了空气弹簧与作动吕相结合的主被动混合振动控制系统,空气弹簧起低通滤波作用,并支承机机床,主动隔振具有高能滤波特性,电磁作动器的控制电压取决于绝对位移、速度、加速度和相对位移、速度、加速度。电磁作动器的动态性能对振动传递率有明显的影响。实验表明,混合隔振系统对超精密机床的隔振效果明显优于空气弹簧系统。     

车载光电设备主动隔振平台支撑结构设计及模糊PID控制

光电跟瞄设备在车载平台上将会受到多自由度的复合振动,系统视轴的成像质量将受到很大的影响,严重时设备零部件的配合间隙将会松动甚至零部件损坏。针对某型光电跟瞄设备设计了二级主动隔振支撑平台及主动控制算法。隔振平台采用重心支撑方式,以较大程度地减小对视轴影响较大的耦合角振动,同时在安装架上设计了大阻尼的防冲橡胶垫,与两级减振装置共同作用起到保护和稳定设备的作用。针对角振动问题,以设备平台各支撑点及重心的位移及速度作为反馈信号,采用模糊PID控制算法,设计了隔振平台的控制方案并进行了控制程序的编写。在ADAMS中建立了系统的虚拟样机,对机械系统和控制系统进行了联合仿真。仿真结果表明,二级主动隔振平台在一定的路况下具有较好的隔振防冲性能,能够起到保护设备及稳定视轴的作用。     

用于大载荷主动振动控制平台的柔性铰链设计和实验研究

具体设计要求,给出了结构优化后的设计参数,确定满足一定载荷条件下柔性铰链结构形式,同时利用ANSYS软件分析了柔性铰链最大受力情况下的应力分布情况,对其进行了强度校核,最后通过实验得到柔性铰链的弯曲刚度,同理论计算值一致,进一步验证该复合式柔性铰链设计的可行性.     

超磁致伸缩致动器的广义最小方差-模糊PID控制方法研究

摘要：目的：为了克服超磁致伸缩致动器用于精密驱动定位时,磁滞现象带来的影响,在进行磁滞补偿的前提下,研究了自校正PID控制的方法,建立了基于广义最小方差原理（GMV）及模糊（Fuzzy）规则的广义最小方差-模糊PID（GMV-Fuzzy PID）控制方法。方法：首先,介绍了广义最小方差原理的主要思想,并由此推导出PID参数与被控对象参数的关系。接着,在上述关系的基础上,建立了以误差与误差变化量为输入,待定参数k为输出的模糊规则。最后根据在线估计的被控对象参数及GMV-Fuzzy PID的输出,在线调整PID参数,实现在磁滞补偿后对致动器的控制。结果：实验结果表明：采用GMV-Fuzzy PID控制器,每次运算时间比Fuzzy PID控制器缩短了0.0154s,跟踪误差均方差相差0.036μm。结论：能有效消除被控对象由于扰动带来的影响并缩短运算时间,在保证精度的前提下,提高实时性。     

超磁致伸缩致动器的广义预测-多模PID控制

为了克服超磁致伸缩致动器的磁滞现象对精密驱动定位精度的影响,在进行磁滞补偿的前提下,研究了自校正PID控制方法,提出了基于广义预测控制的广义预测-多模PID控制方法。介绍了广义预测控制的主要思想,并由此导出PID参数与被控对象待估参数的关系,实现了广义预测PID控制;针对起动阶段控制效果不平稳的问题,提出了多模PID控制模式转换条件;最后,根据PID参数变化情况,建立致动器的多模PID控制方法,实现广义预测PID与常规PID的在线控制模式转换与控制。实验结果表明,采用广义预测-多模PID控制器,虽然单次平均运算时间比广义最小方差-模糊PID控制器长7ms,但跟踪误差均方差减少了0.066μm;同时改善了起动平稳性。提出的控制方法能有效消除由扰动带来的影响,提高跟踪精度,改善起动平稳性,适用于对实时性、控制精度要求较高的精密定位领域。     

基于高精度位移传感器的减振平台

为了保证光学精密仪器工作基础的高稳定性,设计了一种新型的减振平台。该减振平台采用精度为10nm的位移传感器作为测量装置,通过位移传感器测量隔振平台支撑弹簧的长度变化,计算出支撑力的变化;然后,调整电磁驱动器的电磁力,使光学精密仪器受力平衡,达到减振的目的。理论及仿真分析表明,采用这种减振方式有很好的减振效果。同时,由于每级减振装置之间是彼此独立的,这种减振方式更有利于多级减振。实验结果显示,基座振幅为0.22mm时,减振台支撑面振幅为1.6μm;基座振幅为0.20mm时,减振台支撑面振幅为1.4μm;基座振幅0.18mm时,减振台支撑面振幅为1.2μm;基座振幅为0.15mm时,减振台支撑面振幅为1.0μm,表明该平台有效地起到了减振作用。     

差动电磁作动器的超大型光学仪器 隔振基础的主动控制机理

提出了一种基于差动电磁作动器的超大型光学仪器隔振基础的主动控制机理。该控制机理采用差动布置方案,使电磁作动器变为输出力和控制电流呈线性关系的线性作动器,再利用小阻尼条件下,绝对速度反馈与Skyhook控制方法性能接近且易于工程实现的特点,采用了绝对速度反馈的控制方法,可在不改变中/高频隔振性能的前提下大幅提高谐振区隔振性能。实验结果表明:利用所提出的控制机理,在时域上,z、θ_x和θ_y三个自由度的速度(角速度)均方根值分别由10.06 μm/s、4.16×10^－6rad/s和4.65×10^－6rad/s降至3.38 μm/s、1.76×10^－6rad/s和1.49×10^－6rad/s;在频域上,三个自由度谐振区隔振性能均有约10 dB的提高。     

基于LMI的超精密隔振平台控制系统设计

提出一种基于LM I(线性矩阵不等式)算法的超精密隔振平台控制系统设计方法。该方法将超精密隔振平台控制系统设计问题转化为一个具有线性矩阵不等式约束和线性目标函数的凸优化问题。由于在求解过程中,应用MATLAB软件中LM I工具箱使得上述问题的求解更加方便、直接。计算机仿真试验表明所设计的主动控制系统能在较宽的频率范围对基础干扰和直接干扰所引起的微制造平台振动进行有效的控制。     

超磁致伸缩致动器的广义预测-多模PID控制方法

摘要：为了克服超磁致伸缩致动器的磁滞现象对精密驱动定位精度的影响,在进行磁滞补偿的前提下,研究自校正PID控制方法,建立基于广义预测控制与多模控制结合的广义预测-多模PID控制方法。首先,介绍了广义预测控制的主要思想,并由此推导出PID参数与被控对象待估参数的关系。接着,针对起动阶段控制效果不平稳的问题,建立了根据PID参数变化情况,在线调整控制方法,实现在磁滞补偿后对致动器的控制。实验结果表明：采用广义预测-多模PID控制器,虽然单次平均运算时间比广义最小方差-模糊 PID控制器长7ms,但跟踪误差均方差减少0.066μm。能有效消除被控对象由于扰动带来的影响,提高跟踪精度,在对实时性、控制精度要求较高的精密定位领域,有良好的应用价值。