1、大型空氣彈簧隔微振平臺(tái)是大型超精密儀器及裝備領(lǐng)域必不可少的核心裝備，為了更好的隔離環(huán)境中的微振動(dòng)干擾，需要隔振平臺(tái)能夠同時(shí)兼顧低固有頻率與大阻尼比。目前最常見的解決方法是降低系統(tǒng)剛度并附加阻尼裝置。由于地面脈動(dòng)干擾的振動(dòng)頻率通常與空氣彈簧隔振系統(tǒng)的固有頻率接近，且常用的被動(dòng)阻尼裝置在地面脈動(dòng)的微振動(dòng)干擾下產(chǎn)生的阻尼力十分有限，使得被動(dòng)隔振方法并不適用于隔離地面脈動(dòng)干擾。因此如何在大承載、微振動(dòng)干擾條件下進(jìn)一步降低系統(tǒng)固有頻率、提高系統(tǒng)阻

2、尼比，成為大型精密儀器系統(tǒng)隔微振領(lǐng)域的前沿性課題。
　　本論文針對(duì)以上問題，提出了一種基于洛倫茲力致動(dòng)器主動(dòng)負(fù)剛度的大型精密儀器系統(tǒng)隔微振控制方法，并將基于該控制方法的主動(dòng)負(fù)剛度隔振裝置與空氣彈簧并聯(lián)來進(jìn)一步降低系統(tǒng)固有頻率。另外，提出了一種基于洛倫茲力致動(dòng)器主動(dòng)阻尼的大型精密儀器系統(tǒng)隔微振控制方法，進(jìn)一步改善系統(tǒng)的阻尼特性。論文在上述方面進(jìn)行了深入的理論和實(shí)驗(yàn)研究，主要內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　1.為解決大型空氣彈簧隔振平臺(tái)在

3、被動(dòng)控制下難以進(jìn)一步降低固有頻率的問題，提出了一種基于洛倫茲力致動(dòng)器主動(dòng)負(fù)剛度的大型精密儀器系統(tǒng)隔微振控制方法。首先通過分析負(fù)剛度彈性元件的力與位移特性，基于洛倫茲力原理，提出了能夠使洛倫茲力致動(dòng)器產(chǎn)生等效負(fù)剛度的主動(dòng)控制方法；然后分析了彈性系統(tǒng)中剛度與穩(wěn)定性的關(guān)系，明確了各獨(dú)立自由度中總剛度必須大于零；最后建立了基于主動(dòng)負(fù)剛度控制的洛倫茲力致動(dòng)器與空氣彈簧并聯(lián)的正、負(fù)剛度并聯(lián)隔振系統(tǒng)模型，通過對(duì)該模型的振動(dòng)傳遞率進(jìn)行建模仿真，表明該方

4、法能夠有效降低系統(tǒng)的固有頻率，擴(kuò)大振動(dòng)衰減頻帶。
　　2.為解決被動(dòng)阻尼裝置在微振動(dòng)干擾下無法產(chǎn)生足夠阻尼力的問題，提出了一種基于洛倫茲力致動(dòng)器主動(dòng)阻尼的大型精密儀器系統(tǒng)隔微振控制方法。首先通過控制洛倫茲力致動(dòng)器的輸出力與負(fù)載速度成反比，使洛倫茲力致動(dòng)器能夠等效為主動(dòng)阻尼裝置；然后在分析了空氣彈簧隔振系統(tǒng)的被動(dòng)阻尼特性的基礎(chǔ)上，建立了基于主動(dòng)阻尼控制方法的主、被動(dòng)阻尼隔振系統(tǒng)模型，并對(duì)該模型的振動(dòng)傳遞率和阻尼比進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了該

5、方法能有效提高隔振系統(tǒng)的阻尼比；最后基于線性二次型最優(yōu)控制方法對(duì)洛倫茲力致動(dòng)器的主動(dòng)控制輸出力進(jìn)行了優(yōu)化。
　　3.主動(dòng)負(fù)剛度控制方法和主動(dòng)阻尼控制方法是建立在單自由度隔振系統(tǒng)上的主動(dòng)控制方法，無法直接應(yīng)用在含有振動(dòng)耦合的多自由度隔振系統(tǒng)上，針對(duì)這一問題，首先建立了隔振平臺(tái)的六自由度振動(dòng)模型并進(jìn)行簡(jiǎn)化，對(duì)該模型的耦合固有頻率和耦合度等進(jìn)行了推導(dǎo)和仿真，然后建立了基于洛倫茲力致動(dòng)器的主動(dòng)解耦控制模型并進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明主動(dòng)解耦控制

6、方法能夠有效降低耦合自由度間的耦合度，從而為主動(dòng)負(fù)剛度控制方法和主動(dòng)阻尼控制方法在大型氣浮隔振平臺(tái)各自由度上的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。
　　4.對(duì)本文提出的主動(dòng)控制方法和仿真結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在大型氣浮隔振平臺(tái)上，分別在主動(dòng)負(fù)剛度控制方法和主動(dòng)阻尼控制方法下對(duì)隔振平臺(tái)進(jìn)行了沖擊響應(yīng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隔振平臺(tái)短軸向、長(zhǎng)軸向和垂向的固有頻率分別從被動(dòng)控制時(shí)的0.53Hz、0.50Hz和0.66Hz，降為主動(dòng)負(fù)剛度控制時(shí)的0.47Hz、0.

7、47Hz和0.59Hz，表明主動(dòng)負(fù)剛度控制方法能夠有效降低系統(tǒng)固有頻率；隔振平臺(tái)短軸向、長(zhǎng)軸向和垂向的阻尼比從被動(dòng)控制時(shí)的13.76％、14.32%和14.10%，分別提高到主動(dòng)阻尼控制時(shí)的14.38%、15.74%和15.50%，表明主動(dòng)阻尼控制方法能夠有效提高系統(tǒng)阻尼比。最后在主動(dòng)負(fù)剛度控制方法和主動(dòng)阻尼控制方法的聯(lián)合控制下，對(duì)隔振平臺(tái)進(jìn)行了環(huán)境隨機(jī)振動(dòng)激勵(lì)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隔振平臺(tái)短軸向、長(zhǎng)軸向和垂向的時(shí)域速度有效值分別從被