磁流變拋光過(guò)程拋光液水分含量自動(dòng)控制方法與系統(tǒng)研究.pdf

1、磁流變拋光作為一種新型確定性光學(xué)制造技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)大口徑光學(xué)元件，特別是非球面光學(xué)元件高效率、高精度加工的有效手段，可以滿足大型光學(xué)工程以及現(xiàn)代光電系統(tǒng)對(duì)高精度光學(xué)元件的批量化生產(chǎn)要求。然而在磁流變拋光過(guò)程中，拋光液中的水分存在著損失，會(huì)導(dǎo)致拋光去除率變化，影響加工效率和精度，因此必須對(duì)拋光液中水分含量進(jìn)行精確、有效地控制。
　　基于此，論文采用理論分析、仿真驗(yàn)證與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的手段，對(duì)拋光液水分含量自動(dòng)控制方法與系統(tǒng)進(jìn)行了研究，

2、旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)磁流變拋光液水分含量自動(dòng)、準(zhǔn)確的穩(wěn)定控制及不同工況下的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，為維持磁流變拋光去除率的長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定、保障磁流變拋光的確定性提供支撐。論文主要工作包括:
　　(1)在分析對(duì)比國(guó)內(nèi)外磁流變拋光液水分含量控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，確定了用拋光液磁導(dǎo)率表征水分含量、調(diào)節(jié)向儲(chǔ)液箱中的加水流量來(lái)維持水分含量穩(wěn)定的基本控制原理;分析了互感法檢測(cè)拋光液水分含量的原理，理論推導(dǎo)了測(cè)量輸出信號(hào)表達(dá)式，為檢測(cè)裝置的研究提供理論基礎(chǔ);采用機(jī)理分析與實(shí)驗(yàn)

3、相結(jié)合的方法，建立了磁流變拋光液水分含量控制數(shù)學(xué)模型，為控制策略的研究提供基礎(chǔ)。
　　(2)基于互感法檢測(cè)拋光液水分含量的基本原理，研制出基于互感差動(dòng)測(cè)量方案的檢測(cè)原型裝置，與電感測(cè)量和互感直接測(cè)量方案相比，提高了測(cè)量靈敏度;實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了檢測(cè)原理的正確性;測(cè)試結(jié)果表明，檢測(cè)原型裝置能分辨出拋光液水分含量0.03％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的變化。
　　(3)基于磁流變拋光液水分含量控制數(shù)學(xué)模型，結(jié)合控制需求，提出了前饋控制、自調(diào)節(jié)灰色預(yù)測(cè)、

4、單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制、二自由度控制相結(jié)合的控制策略;MATLAB仿真驗(yàn)證了控制策略的有效性，該控制策略對(duì)于控制過(guò)程模型參數(shù)的變化具有較強(qiáng)適應(yīng)性，能快響應(yīng)、小超調(diào)地跟隨設(shè)定值變化。
　　(4)在檢測(cè)裝置與控制策略研究的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了磁流變拋光液水分含量自動(dòng)控制原型系統(tǒng);設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)自動(dòng)控制原型系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在實(shí)驗(yàn)工況內(nèi)，10小時(shí)內(nèi)拋光液水分含量波動(dòng)被控制在0.1％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）以內(nèi)，設(shè)定值上升、下降時(shí)基本無(wú)超調(diào)，