磁流變拋光過程拋光液水分含量自動控制方法與系統(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程中，拋光液中的水分存在著損失，會導(dǎo)致拋光去除率變化，影響加工效率和精度，因此必須對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、仿真驗證與實驗研究相結(jié)合的手段，對拋光液水分含量自動控制方法與系統(tǒng)進(jìn)行了研究，

2、旨在實現(xiàn)對磁流變拋光液水分含量自動、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時穩(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)在分析對比國內(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)向儲液箱中的加水流量來維持水分含量穩(wěn)定的基本控制原理;分析了互感法檢測拋光液水分含量的原理，理論推導(dǎo)了測量輸出信號表達(dá)式，為檢測裝置的研究提供理論基礎(chǔ);采用機理分析與實驗

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)基于互感法檢測拋光液水分含量的基本原理，研制出基于互感差動測量方案的檢測原型裝置，與電感測量和互感直接測量方案相比，提高了測量靈敏度;實驗驗證了檢測原理的正確性;測試結(jié)果表明，檢測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、

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仿真驗證了控制策略的有效性，該控制策略對于控制過程模型參數(shù)的變化具有較強適應(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控制原型系統(tǒng);設(shè)計實驗對自動控制原型系統(tǒng)進(jìn)行了實驗研究，實驗結(jié)果表明:在實驗工況內(nèi)，10小時內(nèi)拋光液水分含量波動被控制在0.1％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）以內(nèi)，設(shè)定值上升、下降時基本無超調(diào)，