超低頻標準振動臺相關設計理論及運動控制技術的研究.pdf

1、本論文結合國家科技基礎條件平臺項目“超低頻振動國家標準裝置的研究與建立”，對超低頻標準振動臺的相關設計理論及運動控制技術進行了研究。
　　第一章闡述了論文的研究意義和研究內容。首先，總結了振動校準的內容和方法，分析了超低頻振動校準的重要意義;其次，分析了振動計量的國內外研究現狀，特別是超低頻振動計量領域的研究現狀;再次，分析了振動臺結構設計及反饋控制技術的研究現狀，提出了構建超低頻標準振動臺的意義及技術難點;最后，概括了論文的主要

2、研究內容。
　　第二章研究了超低頻標準振動臺長均勻氣隙磁場的設計理論。針對傳統(tǒng)的單磁路結構產生長均勻氣隙磁場存在的問題，提出了一種閉合雙磁路結構，并進行了理論分析;為進一步提高長氣隙磁場的均勻度，又提出了變氣隙閉合雙磁路結構及其設計方法:首先，研究了一種實用的三折線變氣隙結構，基于遍歷法對其進行優(yōu)化設計，并基于優(yōu)化后的三折線變氣隙結構，分析了實際應用中外磁軛缺口對氣隙磁場和結構漏磁的影響;然后，又研究了一種多項式變氣隙結構，并基于

3、遺傳算法對其進行優(yōu)化設計。
　　第三章研究了超低頻標準振動臺導軌不平順補償理論。首先，基于簡化的均勻氣膜理論模型，分析了導軌氣膜壓力分布規(guī)律;接著，針對實際存在的導軌不平順問題，建立了非均勻氣膜導軌模型，分析了非均勻氣膜產生非對稱氣膜壓力分布，進而使滑臺在運動時產生俯仰角變化的現象;然后，指出了滑臺俯仰將造成被校加速度傳感器在超低頻段靈敏度偏大或偏小現象，并分析了導軌形位公差對校準結果偏差的影響;最后，提出了導軌不平順補償方法，并

4、通過實驗驗證了不平順導軌的分析理論及補償方法的有效性。
　　第四章研究了超低頻標準振動臺運動量反饋控制理論。首先，建立了電磁振動臺機電耦合模型，分析了電磁振動臺的頻率特性，提出了振動臺機電參數的辨識方法;接著，設計了直線光柵尺脈沖信號專用轉換模塊，實現了長行程振動臺位移波形的高精度檢測，進而構建了基于直線光柵尺的位移反饋控制系統(tǒng)，并研究了相關參數對改善振動臺輸出波形失真度的影響;然后，基于直線光柵尺測量技術構建了一種可調電粘彈性支

5、撐裝置，代替了傳統(tǒng)的機械彈性支撐裝置，進一步降低了振動臺輸出波形失真度，并研究了相關參數的影響;最后，基于自傳感技術設計了振動臺運動速度提取裝置，實現了無需傳感器的運動量測量，并構建了振動臺速度反饋控制系統(tǒng)，研究了相關參數對降低振動臺輸出波形失真度的影響。
　　第五章實驗研究了研制成功的超低頻標準振動臺系統(tǒng)。基于本文提出的磁路設計、導軌不平順補償、運動反饋控制理論研制了超低頻長行程標準振動臺系統(tǒng)，并以此為實驗對象，分別進行了氣隙磁