基于压电驱动的微振动主动减振控制系统研究

本文以压电陶瓷促动器构建并联六自由度减振平台,采用NI Compact-RIO实时控制系统和Fx-LMS自适应控制算法进行振动主动控制,对次级通道辨识方法和主动控制算法进行了模拟仿真,并搭建主动减振控制系统进行实验验证。仿真与实验结果表明,设计的主动减振控制系统对于7~50 Hz范围内的低频微振动有很好的控制效果。     

Study of Micro-vibration Active Control System Base on Piezoelectric Driver

A parallel 6-DOF vibration isolation platform was built with piezoelectric ceramic actuators. And the NI Compact-RIO real-time control system and Fx-LMS adaptive filtering control algorithm were used for active vibration control. The secondary channel identification method and active control algorithm were simulated, and the active vibration control system was built for experimental verification. The simulation and experimental results show that the designed active vibration control system has a good control effect on the low-frequency micro-vibration at the range of 7 Hz to 50 Hz.     

连续转速状态下卫星反作用飞轮微振动参数识别

由于制造和装配误差,反作用飞轮产生的谐波干扰是导致光学遥感卫星微振动现象出现的主要因素,微振动现象严重阻碍了光学遥感卫星向更高分辨率方向发展.为了在设计时更有效地抑制光学遥感卫星微振动现象,需要较好地把握反作用飞轮微振动相关参数.本文提出了一种反作用飞轮连续转速状态下的参数辨识方法,即在时频域内获取飞轮扰振变化特性.首...     

超精密气体静压系统节流器法向随机微振动研究

以无气腔平面节流器为研究对象,对节流器流固耦合法向随机微振动进行了理论仿真和实验研究。受限于节流器厚度与气膜厚度尺寸的差异和输入初始边界条件,建立了节流器的COMSOL仿真简化模型,对节流器-气膜微流场进行双向流固耦合数值模拟。仿真结果表明,节流器的法向随机微振动幅值关于节流器中心对称,且由中心向边缘逐渐增大;微振动幅值随气体入口流速的增大而增大。实验采用纳米级激光测振仪,依次测量供气压力为0.1,0.2,…,0.5 MPa时尺寸为75 mm×50 mm×14 mm的HEXAGON双环联结型节流器多个不同位置的法向振动,实验结果表明,法向随机微振动幅值分布特性与仿真结果一致,关于节流器中心对称,且由中心向边缘逐渐增大,验证了节流器法向微振动的"跷跷板"振动形式;在0.5 MPa供气压力下,边缘振动幅值超过1 nm。对实验数据进行功率谱密度分析,结果表明不同供气压力下法向随机微振动均在9.4 kHz和10.6 kHz处产生较大功率,可认为与节流器-气膜流固耦合系统的固有频率有关。研究结果有效地揭示了节流器法向随机微振动的特性,为气体静压系统避开随机共振区、优化气体静压系统的设计提供了理论指导。     

基于GaAs晶体的微小振动非线性干涉测量

研究了一种基于GaAs晶体非稳态光感生电动势效应的非线性激光干涉振动测量系统,以固体激光器为光源,以零差干涉光路进行测量。信号光被一定频率微小振幅振动调制后与参考光在GaAs晶体表面发生干涉,根据光感生电动势效应,高于一定的截止频率,GaAs晶体将产生正比于振动幅值的交变电流信号,从而进行振动测量。对影响输出光感生电流的主要因素进行了实验研究,包括干涉条纹空间频率及GaAs电极间距,确定了最佳工作条件。将该系统的测量结果与商用测振仪的测量结果进行了比较,结果一致。     

隔振器动力学参数的测试方法研究

阻尼系数和刚度系数是隔振设计中分析隔振器性能的重要参数,其测试技术是确定相应数值的有效途径。针对大阻尼粘性流体微振动隔振器,提出一种测试多参数模型阻尼系数和刚度系数的简化测试方法。应用机械阻抗等效将多参数模型简化为便于测试的两参数模型,通过自行设计相应的试验测试平台,对等效参数及隔振器各组件刚度系数进行测试。将数据处理所得振动模型数据输入到Simulink仿真模型中,得到隔振器整体等效阻尼系数和等效刚度系数,并与试验直接采用迟滞环法得到的对应参数进行比较,二者相对误差均在5%以内,有效地证明了本方法的可行性与可用性。本方法突出的优点为它还可以得到阻尼系数和刚度系数随频率的变化规律,对于隔振设计具有重要的参考价值。     

复合光源实时微振动干涉测量仪

提出了一种新的实时微振动激光干涉测量仪。通过采用复合光源和反馈系统，有效地消除了激光二极管-正弦相位调制(LD-SPM)干涉仪中由电流调制所带来的测量误差和外界干扰所带来的影响，实现了物体微振动的纳米精度实时测量。     

高频微振辅助工艺对激光焊接接头组织性能的影响

基于自主搭建的高频微振平台，进行316L不锈钢振动辅助激光焊接试验，探究高频微振激光焊接工艺对接头组织性能的影响. 结果表明，施加振动后，焊缝表面无飞溅，成形良好. 截面未出现塌陷、堆高，背部熔宽均匀. 振动的施加，能够明显细化焊缝区的晶粒，在共振频率1 467.5 Hz的高频微振激光焊条件下，晶粒尺寸最小. 点状颗粒物分布在奥氏体晶粒间，趋于弥散，新相及大颗粒物减少. 随着振动频率增加，焊缝区显微硬度值跟着增加，在较高共振频率显微硬度值增加显著，在共振频率1 467.5 Hz、加速度160 m/s2条件下，焊缝区平均硬度206 HV，与无振动相比，硬度值增加5.6%.     

微振动应力环境影响羟基磷灰石陶瓷生物活性及力学稳定性的体外评价

本研究考察微振动应力环境(MVS)下羟基磷灰石(HA)陶瓷的生物活性及力学稳定性, 探讨体内生理应力环境对HA陶瓷骨诱导性的影响。扫描电子显微镜(SEM)和钙离子释放结果均显示, MVS有利于具有较高微孔隙率((29±1.2)%, (26.4±0.3)%)HA材料的钙离子再沉积和类骨磷灰石层形成, 而对于微孔隙率较低((10.6±0.8)%)的HA材料则促进其钙离子释放。蛋白吸附结果显示40 Hz的MVS促进了HA的蛋白吸附, 60 Hz的MVS则显著抑制HA的蛋白吸附行为。抗压试验表明MVS应力环境并未影响HA多孔支架的力学稳定性。研究表明应力环境是影响HA陶瓷生物活性和骨诱导性的重要因素。     

零差移频式干涉图形相位锁定系统的超精密控制

利用全息曝光法制造大口径全息平面光栅时,常引入零差移频式干涉图形相位锁定系统来提高全息曝光质量。本文针对直接影响最终干涉曝光精度的系统控制精度开展研究。首先,介绍了新型的零差移频式干涉图形锁定系统的原理和结构,在系统理论建模及模型辨识的基础上,针对非线性系统模型进行了高阶线性化拟合,并结合系统振动测试实验结果,设计了系统控制器。然后,对设计的控制器进行了实际控制调试,实现了系统的超精密控制。最后,针对系统控制误差纹波,采用频域分析方法揭示了影响系统控制精度的主要因素,提出了未来提升系统控制精度的方法。测试结果显示:系统相位锁定控制精度可达±0.046 1rad(3σ)且以高频误差纹波形式呈现。分析了高频误差纹波的成因,指出受系统噪声、延迟、控制器参数等因素限制,控制器很难完全抑制频段跨度大而连续的高频微振动引起的干涉图形相位漂移。