【摘 要】
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光学系统目前广泛应用于航天、航空、测量等领域,对于精密光学系统,仪器的微振动直接影响系统的测量精度及性能。因此需要针对精密仪器内部的光学系统进行隔振系统研究与设计。本文针对目前精密仪器的隔振需求以及现有的隔振技术存在的问题,设计了刚度可调的正负刚度并联被动隔振系统,后续加入主动隔振系统进一步降低系统的振动峰值,搭建了被动隔振与主动隔振实验平台,利用实验验证了被动隔振及主动隔振的隔振效果。本文主要研
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光学系统目前广泛应用于航天、航空、测量等领域,对于精密光学系统,仪器的微振动直接影响系统的测量精度及性能。因此需要针对精密仪器内部的光学系统进行隔振系统研究与设计。本文针对目前精密仪器的隔振需求以及现有的隔振技术存在的问题,设计了刚度可调的正负刚度并联被动隔振系统,后续加入主动隔振系统进一步降低系统的振动峰值,搭建了被动隔振与主动隔振实验平台,利用实验验证了被动隔振及主动隔振的隔振效果。本文主要研究内容如下:(1)建立正负刚度并联隔振系统的力与刚度模型。建立了被动隔振以及基于不同速度反馈方式的弹簧振子模型,对其振动传递率进行计算与分析,根据振动传递率曲线,对主动隔振系统与被动隔振系统在低频、中高频的隔振性能进行了比较。比较选择基于负载的绝对速度反馈方式,同时证明了该正负刚度并联隔振系统的可行性。(2)建立了水平向与垂向的被动隔振模型。垂向被动隔振结构利用屈曲梁负刚度元件与螺旋弹簧正刚度元件并联,水平向利用“梁柱效应”实现低刚度结构;对两个方向的刚度进行理论分析和计算,对被动隔振结构进行仿真,设计了垂向以及水平向的隔振结构。理论实现了水平与垂向刚度可调的正负刚度并联的隔振器。(3)设计了基于负载绝对速度反馈的主动隔振系统。理论分析了不同的反馈控制方式后,设计了负载绝对速度反馈控制方法对隔振台面进行主动控制,设计了信号检测模块、信号采集模块、信号处理模块和反馈控制模块的相应电路,对传感器信号以及反馈回路进行处理。实现了基于负载绝对速度反馈的主动隔振系统。(4)根据理论及仿真模型,搭建了主被动复合隔振平台。实验证明了主被动隔振系统的垂向和水平向固有频率可达1.315 Hz、0.875 Hz;垂向共振峰值可达-10 dB以下,水平向共振峰值可达0 dB以下。
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