Повышение качества юстировки сверхточного оборудования за счет улучшения параметров управления магнитореологическими модулями линейных перемещений

• Автор: Борин, Дмитрий Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 185 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ОБОРУДОВАНИЯ, ИСПОЛЬЗУЮЩЕГО МЕХАНИЗМЫ СВЕРХТОЧНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

1.1. Производство сверхбольших интегральных схем.

1.2. Позиционирование зеркал адаптивной оптики.

1.3. Настройка оптоволоконных систем.

1.4. Системы позиционирования в сканирующей микроскопии

1.5. Виброизоляция прецизионного оборудования

1.5.1. Пассивные виброизолирующие системы

1.5.2. Активные и полуактивные виброизолирующие системы

1.6. Обзор и анализ механизмов сверхточных перемещений и активной виброизоляции прецизионного оборудования.
1.6.1. Электромеханические механизмы.
1.6.2. Пьезоэлектрические и магнитострикционные механизмы
1.6.3. Пневмо и гидравлические системы точного позиционирования и виброизоляции
1.6.4. Комбинированные системы позиционирования
1.7. Развитие и перспективы использования магнитореологических устройств для прецизионного позиционирования и виброизоляции.
1.8. Сравнительный анализ устройств точного позиционирования.
1.9. Постановка цели и задач исследования
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ФИЗИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МАГНИТОРЕОЛОГОЧИСКИХ МОДУЛЕЙ СВЕРХТОЧНЫХ ПЕРМЕЩЕНИЙ И ПРОЦЕССОВ, ПРОИСХОДЯЩИХ ПРИ ИХ РАБОТЕ
2.1. Состав и структура магнитореологических и магнитных жидкостей.
2.2. Физические основы работы магнитореологических механизмов
2.3. Физические модели поведения магнитореологических жидкостей в рабочих зазорах. Анализ и регулирование точности позиционирования
2.4. Механические модели поведения магнитореологических жидкостей в рабочих зазорах. Влияние реологических процессов на динамические характеристики магнитореологических модулей.
2.5. Расчет постоянного магнита и влияние создаваемого им магнитного поля на параметры магнитореологического дросселя.
2.6. Нелинейная модель магнитореологического дросселя
2.7. Разработка конструкции трехкоординатного магнитореологического модуля для адаптивной оптики.
2.7.1. Конструкция модуля позиционирования
2.7.2. Конструкция гидростанции для магнитореологического модуля
2.7.3. Конструкция арретира элементарного зеркала.
2.8. Разработка нелинейной динамической модели трехкоординатного магнитореологического механизма.
2.8.1. Уравнение перемещения магнитореологического механизма с учетом сил сопротивления и жесткости опорной конструкции перемещаемого объекта
2.8.2. Анализ и синтез системы автоматического регулирования САР
Выводы к Главе
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ УПРАВЛЕНИЯ МАГНИТОРЕОЛОГИЧЕСКИМИ ЖИДКОСТЯМИ МОДУЛЯ СВЕРХТОЧНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
3.1. Цель и задачи экспериментальных исследований.
3.2. Экспериментальное оборудование и аппаратура для исследования параметров управления магнитореологическими жидкостями
3.2.1. Оборудование для исследования магнитных характеристик магнитоуправляемых жидкостей
3.2.2. Реометр для исследования реологических свойств магнитоуправляемых жидкостей
3.2.3. Реометр для исследования предела текучести магнитуправляемых жидкостей.
3.2.4. Стенд для исследования магнитореологического модуля для адаптивной оптики.
3.3. Исследование реологических свойств магнитореологической жидкости под действием магнитного поля и сдвиговых напряжений.
3.3.1. Получение кривых течения магнитореологической жидкости.
3.3.2. Исследование зависимости динамического предела текучести магнитореологической жидкости от приложенного магнитного поля.
3.4. Исследование динамики структурирования магнитореологической жидкости
3.5. Исследование магнитных характеристик магнитореологической жидкости
3.6. Исследование демпфирующих свойств магнитореологических
жидкостей
3.7. Исследование жесткости трехкоординатного магнитореологического модуля и несущей системы.
Выводы по главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РАСЧЕТА И ВЫБОРА
ПАРАМЕТРОВ УПРАВЛЕНИЯ МАГНИТОРЕОЛОГИЧЕСКИМИ
МОДУЛЯМИ СВЕРХТОЧНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ.
4.1. Выбор исходных данных для расчета и выбора параметров управления магнитореологическим модулем сверхточных перемещений
4.2. Инженерная методика расчета параметров управления
магнитореологическим модулем.
4.2.1. Методика расчета параметров магнитореологического модуля
4.2.2 Инженерная методика расчета параметров управления
магнитореологическим дросселем.
4.3. Расчет параметров управления магнитореологическим модулем для адаптивной оптики
4.4. Анализ и синтез системы автоматического регулирования
магнитореологического модуля для адаптивной оптики.
Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Научные достижения современной астрофизики неразрывно связаны с интенсивным развитием астрономических средств нового поколения. Одним из основных направлений развития является создание сверхбольшого оптического телескопа диаметр главного зеркала более м, использование средств адаптивной оптики для реализации предельных качественных характеристик оптических инструментов, апертурного синтеза, автоматизированных средств обработки изображений и. Главной тенденцией развития наземного телескопостроения всегда было стремление увеличить проницающую способность телескопа. Реальным способом решения данной проблемы является повышение качества получаемого изображения уменьшение углового размера изображения в реальных условиях действия искажающих факторов и увеличения диаметра главного зеркала. Наиболее эффективный метод борьбы с влиянием искажающих факторов на качество изображения в телескопе является их минимизация путем выбора места установки телескопа, выбором рациональной оптической схемы, созданием материалов, новых технологий, совершенствованием конструкции, разгрузкой зеркал, выбором монтировки, а затем адаптивная компенсация оставшихся искажений . Поскольку технологические возможности изготовления оптических зеркал ограничены размером до 8 метров, то увеличение диаметра главного зеркала может быть осуществлено следующими способами созданием крупногабаритных астрономических комплексов с многозеркальными телескопами ММТ, V, и др. СГЗ НЕТ, , , и др Если сравнивать монтировки таких телескопов, то оказывается, что совокупная инструментальная ошибка многозеркальных телескопов значительно превышает инструментальную ошибку телескопа с СГЗ. СГЗ, так как их еще одним несомненным преимуществом является практическая реализация фазировки составной апертуры, так как сфазировать СГЗ значительно проще и надежнее, чем пытаться сфазировать пучки от отдельных телескопов . Рис. То, что главное зеркало рис. ЭЗ, рис. Эти задачи возложены на систему адаптивного управления СГЗ телескопа. Рис. Составное главное зеркало Рис. Каждый элемент СГЗ, подвешивается в общей оправе с возможностью поворота вокруг центра массы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и линейного перемещения вдоль оси, что обеспечивается соответствующим котировочным приводом рис. Сигнал управления формируется специальной системой на основе информации, поступающей в зависимости от режима работы либо от системы контроля, либо от анализатора изображений. Рассмотрим более подробно систему управления СУ СГЗ телескопа АСТ 4. Составное главное зеркало этого телескопа состоит из 2 элементарных зеркал, снабженных собственным юстировочным приводом, оптической системой контроля положения и гидростанцией, осуществляющей обслуживание 6 приводов. Каждая гидростанция имеет контур стабилизации давления и температуры. Система управления представляет собой распределенную модульную архитектуру, в которой объекты контроля и управления дифференцированы на отдельные модули, управляемые микропроцессорными контроллерами рис. Рис. Система удаленного сбора данных и управления строится на основе промышленного микроконтроллера и модулей вводавывода производственной компании АсЫаМеск. Один микроконтроллер обслуживает модули для обработки сигналов с 6 приводов и гидростанции. Рис. Для управления СГЗ котировочные приводы ЭЗ должны отвечать чрезвычайно высоким требованиям по точности позиционирования, по быстродействию и нагрузочной способности, что обусловлено необходимостью многократных перемещений и точных позиционирований в процессе функционирования телескопа. Быстродействие требует от привода устойчивости быстрого затухания переходных процессов в режиме точного позиционирования при высокой скорости самих процессов. Для обеспечения нанометровой точности перемещения, миллисекундного быстродействия привода, высоких экологических характеристик необходимо решить комплекс задач, связанных с выбором типа привода, его структурнокомпоновочной схемы и быстродействующей системы автоматического управления. Требования к юстировочным приводам ЭЗ приведены в таблице 2.