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隔振系统的测试、建模与参数辨识

董卡卡  
【摘要】:随着光学仪器等超精密仪器的不断发展,外界微小的扰动已成为制约精密仪器设备特征尺寸不断减小的重要因素。针对超精密仪器设备隔振要求,本课题是在国家科技重大专项的框架范围内,研发具有高性能、超精密主动隔振系统。本文针对某型号超精密隔振系统,进行了相关的动力学测试、建模和参数辨识,为隔振系统的性能优化和主动控制提供理论依据和指导。 在测试方案设计与分析部分,采用数学描述的方法分析介绍了几种典型的激振方式的特点和适用范围,结合隔振系统的结构特点,确定了隔振系统的激振方式;在传感器部分,介绍了位移传感器、速度传感器和加速度传感器的工作原理;在数据后处理部分,采用数学描述的方法详细介绍了窗函数和误差估计模型的特点和适用范围,并选取恰当的参数设置。最后,根据隔振系统的结构特点,制定了相应测试方案。 在隔振系统动力学测试部分,进行了不同传感器对测试数据影响、不同测点对测试数据的影响的测试.通过比较分析,确定了在#2电机激励条件下,#2隔振器处的加速度传感器测试信号具有较高的研究价值。制定了隔振系统的动力学性能测试方案并进行了相关的测试分析。 在隔振系统动力学建模与参数辨识部分,介绍了多体动力学的主要建模方法和刚体在空间中描述。根据单个隔振器的结构特点,简化了单个隔振系统的动力学模型;根据隔振系统的空间布置特点,采用牛顿-欧拉法建立了隔振系统的动力学模型,并推导出了特定点处的传递函数。结合测试数据,采用最小二乘法辨识出了隔振系统的刚度、阻尼等性能参数,为隔振系统的性能优化和主动控制提供了理论依据和指导。


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