基于嵌入式系統(tǒng)高精度隔振平臺(tái)主動(dòng)控制方法研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展,超精密加工與精密測(cè)量對(duì)隔離環(huán)境有害振動(dòng)的水平要求越來越高,對(duì)大型高性能高精度低頻空氣彈簧隔振平臺(tái)的需求也非常迫切。而要使隔振平臺(tái)具有良好的隔振性能,一套完善的振動(dòng)控制方法是必不可少的。本文是在空氣彈簧隔振平臺(tái)的基礎(chǔ)上，研制出了一種高精度主動(dòng)/被動(dòng)混合隔振系統(tǒng),該混合隔振系統(tǒng)可以彌補(bǔ)單獨(dú)使用一種隔振方法的不足,進(jìn)一步地提高了隔振性能。
　　本文首先從隔振理論出發(fā),對(duì)被動(dòng)和主動(dòng)隔振系統(tǒng)進(jìn)行模型分析,分別建立單自

2、由度的動(dòng)力學(xué)方程。其中對(duì)主動(dòng)隔振系統(tǒng)分別分析采用位移、加速度與速度反饋方式時(shí)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性,總結(jié)了三種反饋方式的特點(diǎn),為后續(xù)的仿真與實(shí)驗(yàn)研究提供了理論依據(jù)。針對(duì)空氣彈簧隔振平臺(tái)的特點(diǎn),本文選取了響應(yīng)快、位移和作用力較大的音圈電機(jī)作為作動(dòng)器,傳感器采用了分辨率高、通頻帶寬和測(cè)量范圍廣的941b型傳感器。然后對(duì)主動(dòng)/被動(dòng)隔振系統(tǒng)進(jìn)行了原理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軟硬件設(shè)計(jì)。在主動(dòng)控制設(shè)計(jì)中,控制算法設(shè)計(jì)是核心環(huán)節(jié)。通過理論分析和Simulink仿真,

3、分別仿真采用PID控制、模糊PID控制的隔振效果,由仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)被控對(duì)象具有非線性、時(shí)變特性時(shí),采用模糊 PID控制隔振效果更好,自適應(yīng)性強(qiáng)。最后對(duì)本文所設(shè)計(jì)的基于音圈電機(jī)的主動(dòng)隔振系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析,采用PID控制算法搭建了主動(dòng)隔振系統(tǒng),并在隔振平臺(tái)垂直方向上進(jìn)行了主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在高頻段,被動(dòng)隔振系統(tǒng)有很好的振動(dòng)隔離作用,但在固有頻率附近隔離效果不佳,而主動(dòng)隔振系統(tǒng)在固有頻率附近有很好的隔振效果,彌補(bǔ)了被動(dòng)隔振的不足