光学移相干涉仪智能抗振平台关键技术研究

【摘要】： 光学移相干涉术(PSI)是一种高精度、高灵敏度、非接触式光学测试方法,易受外界环境振动的影响,外界环境振动是移相干涉仪测量误差的主要来源之一。本论文针对环境振动对移相干涉测量的影响问题,在光学测试抗振平台领域开展创新性和应用性研究,以适应光学计量测试和制造的发展需求。 首先,论文介绍了光学移相干涉仪智能抗振控制技术的研究进展及存在问题;建立了光学移相干涉仪抗振平台系统的数学模型并结合模型结构和外部干扰的不确定性构造了抗振系统的智能控制器,使得抗振系统能够有效地抑制结构的不确定性和振动的干扰,从而使光学移相干涉测试平台在振动的干扰下具有较好的稳定性和控制精度,也同时具有良好的振动抑制效果。 其次,论文将被动抗振和主动抗振相结合的混合控制技术应用于光学移相干涉仪抗振平台系统中,构造了采用被动抗振和主动抗振相结合的智能混合控制技术的抗振系统结构,将空气弹簧作为被动抗振元件,将压电作动器(PZT)作为主动抗振元件,该技术可有效地隔离整个频率范围内的振动。同时采用小波分析方法将随机振动信号进行时频分析后得到低频全局信息,以便于主动抗振系统对低频振动进行有针对性的抑制。 最后,论文在光学移相干涉仪平台主动抗振控制系统中,应用H_∞控制理论和μ控制理论构造控制器,所构造的控制器都能有效地克服由模型自身和外部干扰所引起的不确定性,仿真和实验结果表明,智能控制抗振技术能使光学移相干涉抗振平台在外部振动的干扰下具有较好的稳定性和控制精度,同时也能较好的抑制高低频振动,抗振效率都达到了80%以上。