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。     

柔性转子振动主动控制研究现状

对柔性转子系统动力学研究进行了回顾,综述了柔性转子主动振动闭环控制系统中作动器、控制器控制律设计研究的现状与进展,对柔性转子主动振动控制技术的发展趋势进行了展望。     

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。     

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.     

基于柔性铰链的微位移放大机构设计

为了对柔性铰链进行优化设计,定义了一个新的参数并用它来讨论5种常见的柔性铰链一直梁型柔性铰链、圆角直梁型柔性铰链、椭圆型柔性铰链、抛物线型柔性铰链和双曲线型柔性铰链.首先建立了一个柔性铰链的有限元模型并用理论分析验证它的正确性.由于刚度是影响柔性铰链性能的最重要的参数,定义了一个参数λ--柔性铰链凹口处长与宽的比值.然后通过有限元分析得出5种柔性铰链刚度比值ε的曲线,并且基于此比值设计了一个压电致动器的微位移放大机构.本文的设计方法以及刚度比ε有助于我们设计这一类型的微位移放大机构.     

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。     

柔性铰链的应用

柔性铰链以其特殊的性能在精密机械、精密测量、微米技术和纳米技术等领域得到广泛应用。通过对柔性铰链在支撑结构、联接结构、调整机构和测量仪器中的应用，以及柔性铰链与压电致动结合实现超精密位移和定位的典型例子，对柔性铰链的应用作了较全面的介绍。     

薄壁工件铣削加工振动主动控制实验研究

针对薄壁工件在铣削加工过程中的振动问题,采用主动阻尼装置对薄壁工件进行了铣削振动控制实验研究.首先,对主动阻尼装置的原理进行了阐述;然后,建立了薄壁工件的有限元模型,并对其进行了ANSYS模态分析;最后,搭建了铣削振动主动控制试验台,进行了主动控制实验,将惯性作动器分别安装在工件的不同位置和铣床主轴上,对不同工况下主动...     

基于GMA柔性铰链定位平台的结构设计与优化

设计一种以超磁致伸缩驱动器为驱动单元,以多组柔性铰链组合而成,利用材料受力产生弹性变形而进行导向的柔性铰链定位平台。应用能量方程、挠曲线方程、静力学公理、能量守恒方程理论,建立该平台的理论数学模型;根据柔性铰链定位平台在超磁致伸缩驱动器(GMA)驱动下的使用工况,分析其驱动力和输出位移;优化分析柔性铰链的切割半径R和最小厚度t的几何参数,获得柔性铰链定位平台结构尺寸的最优值;利用有限元对柔性铰链平台进行仿真。最后将仿真结果与理论分析结果进行对比,验证了理论分析的正确性。     

基于柔性铰链和磁致伸缩效应的二维微定位机构的研究

设计了一种新型的基于柔性铰链和磁致伸缩效应的纳米级二维微定位机构 ,并对该机构进行了实验研究 ,其重复定位精度在 4μm× 4μm范围内为± 2 nm。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于精英策略遗传算法的主动隔振系统集成优化设计

针对传统主动隔振系统先设计结构参数后设计控制器的方法很难达到全局最优这一问题,本文提出一种采用精英策略遗传算法对结构参数和控制参数进行集成优化的方法。该方法将主动隔振系统机械结构及LQG控制器的设计结合起来,以隔振平台加速度,隔振系统动挠度和底座动位移三者总加权均方根为性能指标,对主动隔振系统进行集成优化。通过理论分析与仿真结果表明此方法能有效提高主动隔振系统的隔振效果。     

Control concepts for an active vibration isolation system

In the fields of high-resolution metrology and manufacturing, effective anti-vibration measures are required to obtain precise and repeatable results. This is particularly true when the amplitudes of ambient vibration and the dimensions of the investigated or manufactured structure are comparable, e.g. in sub-micron semiconductor chip production, holographic interferometry, confocal optical imaging, and scanning probe microscopy. In the active anti-vibration system examined, signals are acquired by extremely sensitive vibration detectors, and the vibration is reduced using a feedback controller to drive electrodynamic actuators. This paper deals with the modeling and control of this anti-vibration system. First, a six-degree-of-freedom rigid body model of the system is developed. The unknown parameters of the unloaded system, including actuator transduction constants, spring stiffness, damping, moments of inertia, and the vertical position of the center of mass, are determined by comparing measured transfer functions to those calculated using the updated model. Finally, different strategies for actively controlling the vibration isolation system are considered.     

机器人实验及开发柔性平台的研究

针对当前国内对机器人技术人才的迫切需求,开发一套既能实现基础教学又能激发学生创造力的机器人实验及开发柔性平台,该平台的机械结构、软硬件控制系统均采用模块化、开放式设计,具有很好的可重组性,在此基础上可进行机器人的二次开发。平台集成了机械、电子、通讯、计算机等多种技术,其控制软件采用了三维仿真技术,具有网络管理和远程控制功能。该平台适用于学生进行试验、创新与竞赛、课程设计和毕业设计,对于学生实践能力的提高有较大帮助,为学生的就业和更高层次的深造做了良好的铺垫。     

Robust-optimal active vibration controllers design for the uncertain flexible mechanical systems possessing integrity via genetic algorithm

In this paper, a robust-optimal control approach is proposed to treat the active vibration control (or active vibration suppression) problem of flexible mechanical systems under mode truncation, linear time-varying parameter uncertainties in both the controlled and residual parts, feedback gain perturbations, estimator gain perturbations and partial actuator failures. A sufficient condition is proposed to ensure that the flexible mechanical systems with time-varying structured parameter uncertainties are asymptotically stable against partial actuator failures. Systems which have such a property of keeping stable under partial actuator failures are said to possess integrity, and this is an inherent property of MIMO systems. Based on the robust stability constraint and the minimization of a defined H₂ performance, a hybrid Taguchi-genetic algorithm (HTGA) is applied to solve the optimal state feedback controller and observer design problem of uncertain flexible mechanical systems. A design example of a flexible rotor system is given to demonstrate the applicability of the proposed approach. It is shown that the proposed approach can obtain satisfactory results.