空气弹簧调平系统研究

空气弹簧隔振系统应用于超精密加工设备,其姿态倾斜将为超精密加工引入误差。针对超精密机床采用气浮导轨、气浮主轴刚度相对液压主轴较低、抵抗空气弹簧的倾斜能力较差的特点,建立机床倾斜的数学模型,分析倾斜对加工精度的影响,得到系统需要的调平精度。根据计算的充/放气量,设计调平控制系统控制四点支撑空气弹簧系统中的三点,保持机床的水平复位精度达到±0.02mm以内。该调平控制系统可以根据气浮导轨运动速度,实现空气弹簧隔振系统的主动控制。     

仪用空气弹簧隔振台固有频率的研究

超精密测量对环境振动要求非常严格,其仪器设备中多安装隔振装置。针对课题组圆度仪中使用的仪用小型空气弹簧隔振台,采用理论方法研究其固有频率。首先简化隔振台振动模型,根据该隔振台中约束式膜式空气弹簧的特定结构及相关理论,建立单个空气弹簧数学计算模型,获得单个空气弹簧刚度特性与其垂向变形量x的关系式,最终求得隔振系统的固有频率;同时利用压电式加速度传感器设计振动测试试验,对采集到的加速度信号进行预处理、积分运算、频谱分析,获得该系统的固有频率,两者对比,误差不超过10%,达到预期研究目标。为理论上研究该隔振平台的隔振性能及其耦合振动情况提供理论基础,也对其他类似结构的空气弹簧刚度特性的计算有一定参考意义。     

精密隔振平台振动的模糊控制

采用混合隔振技术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，并采用模糊控制理论设计其主动控制器。应用MATLAB软件进行了仿真分析以验证系统的振动控制效果。仿真分析结果表明，该振动控制系统在较宽的频率范围内具有良好的减振效果，该系统可应用于超精密测量．制造设备的隔振领域。     

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.     

应用于精密测量的高性能隔振平台的研制

随着传感器技术的发展和测量方法的改进,各种精密测量仪器的性能得到了很大的提高,但是振动干扰很大程度上限制了精密仪器的性能发挥,尤其在各类高分辨率测量场合和超精密加工制造过程更是如此。本文设计了以空气弹簧为主要元件的隔振平台,并对隔振平台的性能进行了测试,实验证明该隔振平台可以有效地隔离和减小外界振动的影响,满足精密测量的性能要求。     

空气弹簧隔振平台的振动传递率研究

目前,许多研究机构正在致力于隔振平台的研制,因为环境振动对超精密测量仪器及超精密加工设备的影响越来越不容忽视.振动传递率是衡量隔振系统隔振效果的重要参数,以某学院重中之重实验室的空气弹簧隔振平台为例,计算了其结构参数固有频率为10.0rad/s和阻尼比为0.0153,利用型号为CA-YD-181和CA-YD-189的压电式加速度传感器获取激励信号,经过频域积分,将信号转换为位移信号,利用单自由度振动系统模型求出了其振动传递率,与空气弹簧隔振平台实际工作情况很接近,为进一步的研究打下了基础.     

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。     

橡胶空气弹簧隔振设计及性能分析

压印光刻机是一种精密仪器,外界环境激励对压印光刻机的影响很大。橡胶空气弹簧是一种气囊减振器,用橡胶空气弹簧隔离外界环境对压印光刻机的干扰,能保护压印光刻机免受低频激励力的激励,文中阐述压印光刻机低频橡胶空气弹簧单自由度隔振系统的隔振原理,确定橡胶空气弹簧的刚度及隔振系统的固有频率,隔振系统的固有频率及隔振效率的理论结果与实际隔振系统的试验结果相吻合,表明压印光刻机的低频隔振设计是合理可行的。     

光电测量设备的实时调平补偿方案

为了使光电测量设备快速进入测量状态,减小因倾斜带来的测量误差,研究了一种光电测量设备实时调平补偿方案。根据光学成像理论,推导了物高、物距、像高、像距等参数之间的换算关系。然后根据倾斜特性建立了物体或成像系统倾斜时的实时调平补偿数学模型。利用数学模型确定的补偿算法和水平倾角仪测量的角度值,可对测量设备在一定倾角范围内倾斜时进行实时调平补偿。对此补偿算法进行了实验验证。实验结果表明,测量设备在水平倾角α为0.26°,β为1.197°的情况下,经过实时调平补偿后可将系统的测量误差由-0.17615%优化到-0.07787%,使光电测量设备可在倾斜的情况下保证测量精度。     

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。     

大功率内燃机车落车时的称重调簧技术研究

"十一五"期间中国铁路继续以"高速重载"为发展方向。大功率内燃机车已经成为现在和将来我国铁路运输工具的首要选择,对机车的运行的平稳性要求也越来越高。现阶段,机车落车时大部分企业仍然采用车体调平技术来满足车体的几何形状的均衡,不能保证各轮(轴)的受力均衡,该技术将不再适应铁路发展方向。采用在机车落车时对各轮(轴)称重调簧,来保证机车运行的平稳性。对机车称重调簧原因进行分析,发现机车零件在设计、制造、组装过程中存在误差,即能造成轮(轴)重受力不均衡;对机车落车时进行受力分析,建立力学方程,求解各旁承处的受力大小。最后,研究落车时称重调簧装置的构造和称重调簧的原理流程。     

电子控制空气悬架高度调节过程非线性模型

电子控制空气悬架的高度调节过程是一个复杂的非线性过程,为研究高度调节过程中对空气弹簧充气或者排气时悬架的动力学特性以及作为后续悬架高度控制策略的研究基础,对电子控制空气悬架高度调节中的弹簧内气体热力学过程、簧载质量动力学过程进行分析,推导出高度调节过程中电磁阀开启期间和关闭后的空气弹簧内压力梯度方程、气体回路的流量方程、以及簧载质量动力学方程,建立带电磁阀功能的高度调节过程非线性模型,并通过电磁阀在不同脉冲时间下空气弹簧充气和排气的整车试验对所建立的高度调节过程模型进行验证,试验结果与仿真结果吻合较好。研究结果表明所建立的模型能正确描述电磁阀关闭前后空气弹簧内的气体状态以及电磁阀关闭以后的悬架在阻尼力作用下运动的迟滞特性。     

计入弹簧基础的1060MW核电机组轴承载荷灵敏度分析

在大型汽轮发电机组的基础设计和选型中,弹簧基础已逐渐成为一种发展趋势.文中在传统刚性基础的轴承载荷分析基础上,以田湾核电站1060MW机组为例,对配用弹簧基础的汽轮发电机组轴承载荷及其灵敏度进行分析,揭示了利用弹簧基础对轴承载荷进行调整的效果及特点,以指导机组轴系动力特性的优化.     

飞机数字化测量网络布站设计

考虑大尺寸、高精度要求的飞机或特殊机型飞行器需要采用多仪器组合测量网络来完成数字化测量任务,本文对测量网络进行了最优布站设计.介绍了传统的飞机调平理论,提出了飞机数字化调平变换算法,并建立了其不确定度模型.通过不确定度分析和误差依赖性仿真得出飞机各基准点不确定度和水平点位置对测量不确定度的影响.结合由激光雷达、iGPS组成的飞机数字化测量网络的测量特性,提出了飞机数字化测量网络的最优布站设计方案.对某机型飞机水平测量实验验证表明,经布站优化设计后的测量结果精度为0.402mm,提高了约20％.结果显示提出的布站设计方案有效、可行,其分析方法为寻找高准确度、高效率的飞机数字化测量的布站设计提供了参考依据.     

Long term plumb-line alignment of precise measuring instruments: an adaptive digital controller designed for an autoleveling platform

Plumb-line alignment can affect the sensors of precise scientific instruments. When its effect is one of the main contributors to the measurement uncertainty, the deviation from the true vertical must be continuously monitored or compensated. This paper describes a digital control system designed and tested for an autoleveling platform. Best performances are obtained with an adaptive digital compensator based on a convolution of the error signal. Although accuracy and resolution of the leveling transducer limit the ultimate sensitivity, laboratory tests showed that the controller kept for several hours the base-plate top within ±1?μrad. These performances are suitable for maintaining the alignment of relative spring gravimeters used by volcanologists in long-term gravity measurements.     

核主泵螺栓检测装置的环形轨道平台位姿调控并联机构综合

主泵中空法兰螺栓在线检测装置轨道平台作为整个装置的运行基准,其位姿调控是实现精准超声检测的核心技术;将装置末端超声探头定位、倾摆、偏航误差映射为轨道平台的几何形态误差;提出基于形位测度思路的轨道平台调控机制。即将环形轨道、主泵筒体映射为并联机构的动、静平台,轨道平台与主泵主体六自由度相对位姿调控过程分解为具有几何意义的水平度、同心度有序调节过程;基于方位特征理论构型组合方案,综合出对应水平度调节的一平移两转动(1T2R)并联机构及同心度调节两平移一转动(2T1R)并联机构构型。所综合并联机构构型确保了轨道平台安装调整过程具有可调性、解耦性,其研究思路及可操作性设计方法可为多自由度调节机构设计提供思路。     

平台对角线快速调平的新方法

介绍了平台三点支承调平机理;分析了对角线测量的特性;推导了三点支承对角线测量时调平的计算公式;提出了平台对角线测量快速调平的新方法,这种方法适用于各种设备的调平.     

精密弹簧片零件校平方法创新与应用

铁-镍-铬系奥氏体高弹性合金精密弹簧片是高精度传感器的重要零件,在加工过程中校平难度很大。通过对材料性能及加工工艺分析,使用自制校平机对上下两面采用两种不同硬度材料进行挤压成形的铁-镍-铬系奥氏体高弹性合金精密弹簧片进行校平,解决在校平过程中出现划伤、折痕、翘曲、波浪纹和死弯等现象,平面度可达到0.03 mm,即保证了质量,又提高了工作效率。     

Fuzzy Sliding Mode Control for the Vehicle Height and Leveling Adjustment System of an Electronic Air Suspension

The accurate control for the vehicle height and leveling adjustment system of an electronic air suspension(EAS) still is a challenging problem that has not been effectively solved in prior researches. This paper proposes a new adaptive controller to control the vehicle height and to adjust the roll and pitch angles of the vehicle body(leveling control) during the vehicle height adjustment procedures by an EAS system. A nonlinear mechanism model of the full?car vehicle height adjustment system is established to reflect the system dynamic behaviors and to derive the system optimal control law. To deal with the nonlinear characters in the vehicle height and leveling adjustment processes, the nonlinear system model is globally linearized through the state feedback method. On this basis, a fuzzy sliding mode controller(FSMC) is designed to improve the control accuracy of the vehicle height adjustment and to reduce the peak values of the roll and pitch angles of the vehicle body. To verify the effectiveness of the proposed control method more accurately, the full?car EAS system model programmed using AMESim is also given. Then, the co?simulation study of the FSMC performance can be conducted. Finally, actual vehicle tests are performed with a city bus, and the test results illustrate that the vehicle height adjustment performance is effectively guaranteed by the FSMC, and the peak values of the roll and pitch angles of the vehicle body during the vehicle height adjustment procedures are also reduced significantly. This research proposes an effective control methodology for the vehicle height and leveling adjustment system of an EAS, which provides a favorable control performance for the system.     

基于LabVIEW的数控机床形位误差精密测量系统

为了实现对数控机床形位误差精密测量,采用扭簧表及大理石平尺搭建导轨直线度测量装置,以HEIDENHAIN绝对式直线光栅尺为定位精度测量硬件,PC端通过数据采集卡获取测量信息,并基于LabVIEW开发虚拟仪器,实现了对数控机床导轨直线度、定位精度和重复定位精度项目的测量;提出了一种基于LabVIEW平台构建数控机床形位误差测量系统的新方案。在相同的检测参数下,对同一台数控机床进行检测,并与激光干涉仪测量的数据比对,激光干涉仪采用GB/T17421.2-2000统计分析方法,实验结果表明,本系统具备较高的测量分辨率和测量精度。