超精密装置pid振动控制系统的仿真研究 - 浙江大学学报.pdfVIP

第 10卷第 1期 工 程 设 计 学 报 VoI．10No．1 2003年 2月 JournalofEngineeringDesign Feb．2003 超精密装置PID振动控制系统的仿真研究 陈亚 良，傅龙珠 ，梅德庆 ，陈子辰 (浙江大学 现代制造工程研究所 ，浙江 杭州 310027) 摘 要 ：在仿生啄木鸟头部独特生物构造和隔振机理的基础上 ，采用主动隔振技术建立 了超精密装置隔振系统结 构及动力学模型．结合超精密装置隔振系统的结构特点和性能要求 ，采用闭环 PID主动控制系统，用 Matlab软件 进行 了仿真分析．仿真分析结果表 明，该振动控制系统宽频率范围内具有 良好的减振效果，该系统可应用于超精密 测量、超精密制造设备的隔振领域． 关键词 ：超精密装置 ；仿生学；主动振动控制 ；PID控制 中图分类号：TH113．1；TH161．6 文献标识码 ：A 文章编号 ：1006—754X(2003)01—0015-05 DesignofPID vibration controlsystem forultra—precisi0n device CHEN Ya—liang，FU Long—zhu，M EIDe—qing，CHEN Zi—chen (InstituteofModernManufactureEngineering，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China) Abstract：Tokeeptheultra—precisiondevicefrom themicro—disturbanceofenvironment，astruc— tureandkineticmodelofavibration controlsystem wereestablishedwith apassiveair-spring whichreducesvibrationsofhigh—frequencyareaandagiantmagnetostrictiveactuatorwhich re— ducesthoseoflow—frequencyarea，whichisimitativeoftheisolationmechanicsandspecialorgan— ictextureofwoodpecker’Sbrain．Inconsiderationofcomplexvibrationenvironmentandnonlin— earultra—precisiondevice，aclosedloopPID activecontrolsystem wasadopted．Thesystem was simulatedbyMatlab．Resultsofsimulationsshow thatthecontrolsystem caneffectivelyrestrain thedisturbanceswhosefrequencyrangeform 0——100Hz．Itcan beappliedto thevibrationisola— tionfieldoftheultra—precisionmeasuringandmanufacturingdevice． Keywords：ultra—precisiondevice；bionics；activevibrationcontrol；PID control 环境微振动干扰主要包括 ：大地脉动型地面振 真分析．在仿真过程 中，考虑环境微振动干扰的真实 动 (0～1Hz)、实验室工作人员走动所引起的振动 (1 情况，采用随机信号模拟外界干扰信号，并对结果作 ～ 3Hz)、通风管道和马达所引起的振动 (6～65Hz) 了比较及分析．结果表 明：采用 PID控制模型后 的 和在地震 中建筑物 的摆动 (10～100Hz)_1]，这就要