文档介绍：西安电子科技大学
博士学位论文
光束稳定与振动控制的光机电一体化系统研究
姓名:范国滨
申请学位级别:博士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:贾建援
20041001
要摘随着光学系统的应用领域不断扩展,凝集大量研究成果的装备走出实验室进入实际应用环境。处于恶劣振动环境下的高精度激光加工设备、测量设备和车、机、弹等运载激光系统,不可回避机械振动对成像质量、测量精度和目标跟踪瞄准精度的影响。本文以激光通信和高能激光武器的际跣枨笪Sτ帽尘埃究了振动环境下光学系统的光束稳定与振动控制技术。论文完成的主要工作有:⒒诩负喂庋Ъ熬卣蠊庋Ю砺郏攵越峁庋低车恼穸У髁康脑す婪析,推导了光学透镜和平面反射镜的振动失调光束传输变换矩阵,给出了光学透镜和平面反射镜在三维位移失调状态下的光线传输追迹方程,建立了光学系统的三维振动失调光束传输的递推模型,为光路系统的振动失调量的预估分析提供了理论方法,并为光束稳定自适应控制的仿真分析奠定良好基础。以某聚焦扩束望远镜系统的振动失调光束传输预估问题为例,用镅员嘀屏朔治黾扑愠绦颍得到了合理的预估分析结果。⒒谙叩孕”湫位嫡穸砺奂敖峁狗治龅挠邢拊7椒ǎ枋隽斯庋台结构模态特征和振动位移响应的动力分析方法,给出周期性激振和平稳随机振动下的动力响应表达式。提出了将时域动态响应、频率响应函数和均方根值作为机械振动对光束传输性能影响的定量评价值。以某置于光学平台上的聚焦扩柬望远镜系统的振动失调量问题为例,进行了结构的有限元法动力分析,得到了该失调光学系统的时域动态响应、频率响应函数和均方根值。⒄攵怨庋教ǖ幕≌穸欢衾爰际酰⒘似教ń峁沟母仗宥ρ型,给出了平台刚体结构的六自由度隔振传递率的公式,计算和比较了刚性支撑、空气弹簧柔性支撑和不同阻尼比对隔振效果的影响。针对平台基础振动被动隔离的特殊要求,给出了将平动激励与转动响应解耦的原则,提出了调整空气弹簧刚度的解耦方法,运用广义逆矩阵给出了调整刚度的设计公式。⒄攵郧倜樽甲爸引起的平台自激振动问题,提出了光学平台自激振动的主动控制原理,基于匠探⒘嘶缦低车亩学微分方程,给出了自激振动的主动控制策略和算法,并进行了某光学平台振动主动控制的数值仿真分析。针对光学平台基础振动与平台上自激振动的协调控制问题,探讨了将基础振动被动隔离技术与自激振动的主动控制相结合的可行性。⒒谡穸У鞴饴废低车墓馐浞治觯岢鲆恢止馐榷ǹ刂频幕舅想,研究了光束指向失调量的检测方法,探讨了快速倾斜反射镜的作动位移和振动位移的检测方法,并给出了获取期望作动位移的算法。
⒄攵员疚墓顾嫉囊恢秩杂啥妊沟绺俗鞫鳎隽似浣峁辜肮ぷ髟恚推导出这种压电作动器的作动方程,并建立了作动系统的动力学方程。基于自适应控制的基本思想,建立了顺馈与反馈复合的自适应控制系统仿真分析模型,给出了具有二阶收敛特性的控制律,分析了自适应控制系统的硬件组成,对系统的工作原理给出了框图描述。以某光学平台光路系统的光束稳定问题为例,给出了光束稳定与振动控制的光机电一体化系统研究涉及多学科知识的交叉,是个崭新的多学科交叉的研究方向,其系统化的指导理论、研究方法和关键技术还不够成熟。本文对该领域的科学研究和工程应用进行了较为深入的探索。关键词:机械振动光学失调振动控制光束稳定控制光机电一体化合理的数值仿真结果。光束稳定与振动控制的光机电一体化系统研究
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本人签名:塑塾望导师签名:曩选瞧,日期翌坎本人签名:鼍垒艿日期兰と关于论文使用授权的说明独创性声明日期垫核浚和本人声明所星交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果;也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后,发表论文或使用论文胙宦畚南喙工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。
一————』。目前,激光通信技术由于其界信息技术的一大热点,因此其发展趋势与潜力已引起各国高度重视。无线光通信大