非线性隔振技术及其混沌化控制

本技术开发执行依托本团队直接参与的新一代天文望远镜建造工程——Thirty Meter Telescope（TMT）望远镜工程。对该工程的关键工艺进行隔振技术研发和工程实施，实现了关键光学器件的抛光工艺流程提供高性能隔振保护。

TMT是世界最清晰的光学-红外天文望远镜，成像清晰度将是目前最先进的哈勃望远镜的10倍，由加拿大和美国天文研究联盟主持研发。经过项目执行，本团队完成了以下工作：

（1）完成了隔振系统的动力学理论分析研究，建立了抛光设备结构和隔振平台的非线性有限元模型，进行了平台系列实测。系统研究了各种典型环境振动因素的频谱特性、多维地脉动的对隔振平台的影响规律，深入分析了隔振平台的减振机理、水平和竖向作用的强耦合动力特性。结合实测和有限元数值模拟的动力特性分析，完成了隔振平台体系在复合因素下隔振支座最优布置和平台设计。

（2）完成了隔振平台最优控制策略和集成方案研究，设计了空气弹簧气浮系统等隔振系统，制定了最优隔震层支座布置和非线性设计参数。研究了能最大限度隔离高频激励且制造低频混沌的参数区，研究了不同环境激励条件下混沌参数控制的鲁棒性。

（3）完成了隔振平台技术产品总体集成，参考国际国家标准制定了隔振技术指标，完成了对隔振平台隔振装置布置方案的理论、数值和实测的综合评估。

通过上述研究工作的实施，为国际TMT项目技术集成了一套抛光设备隔振平台，实现了对TMT镜片的高精密抛光工艺设备的隔振保护。数值验证和实际测试表明，本隔振技术样机使TMT抛光工艺在受到铁道交通约24Hz激振、公路交通约9Hz激振、锻造厂房约3Hz激振、以及实验室压缩机、控制作动系统和人为因素等的振动影响下，关键控制点的振级水平从BBN标准的“Residential Day”和“Operation Theatre”水平，降低至全频段VC-B水平以内，特别是对高于25Hz的抛光作业敏感频段，振级水平全部降低到VC-E的超低水平，取得理想的隔振效果，形成了对高精尖抛光工艺振动控制技术示范。

项目执行期间，研究团队在结构振动控制相关领域共申请发明专利4项、获授权2项，发表SCI/EI源刊的学术论文6篇，在编参编国家技术标准1部、地方技术标准1部。

本技术开发的执行依托本团队直接参与的新一代天文望远镜建造工程（Thirty Meter Telescope,简称TMT 望远镜工程）,对其关键工艺进行隔振技术研发和工程实施,实现了关键光学器件的抛光工艺流程提供高性能隔振保护。TMT 是世界最清晰光学-红外天文望远镜,成像清晰度将是目前最先进哈勃望远镜的10 倍,由加拿大和美国天文研究联盟主持研发。经过项目执行,本团队完成了抛光工艺隔振平台样机的理论研究、设计和实测,完成了项目要求指标。（1） 完成了隔振系统的动力学理论分析研究,建立了抛光设备结构和隔振平台的非线性有限元模型,进行了平台系列实测,系统研究各种典型环境振动因素的频谱特性、多维地脉动的对隔振平台的影响规律,深入分析隔振平台的减振机理、水平和竖向作用的强耦合动力特性,结合实测和有限元数值模拟的动力特性分析,完成了隔振平台体系在复合因素下隔振支座最优布置和平台设计。（2） 完成了隔振平台最优控制策略和集成方案研究,设计了空气弹簧气浮系统等隔振系统,制定了最优隔震层支座布置和非线性设计参数。研究了能最大限度隔离高频激励且制造低频混沌的参数区,研究了不同的环境激励条件下混沌参数控制的鲁棒性。（3） 完成了隔振平台技术产品总体集成,参考国际国家标准制定了隔振技术指标,完成了对隔振平台隔振装置布置方案的理论、数值和实测的综合评估。通过上述研究工作的实施,为国际TMT 项目技术集成了一套抛光设备隔振平台,实现了对TMT 镜片的高精密抛光工艺设备的隔振保护。数值验证和实际测试表明,本隔振技术样机使TMT 抛光工艺在受到铁道交通约24Hz 激振、公路交通约9Hz 激振、锻造厂房约3Hz 激振、以及实验室压缩机、控制作动系统和人为因素等的振动影响下,关键控制点的振级水平从BBN 标准的“Residential Day”和“Operation Theatre”水平,降低至全频段VC-B 水平以内,特别是对高于25Hz 的抛光作业敏感频段,振级水平全部降低到VC-E 的超低水平,取得理想的隔振效果,形成了对高精尖抛光工艺振动控制技术示范。项目执行期间,研究团队在结构振动控制相关领域共申请发明专利4 项、获授权2 项,发表SCI/EI 源刊的学术论文6 篇,在编参编国家技术标准1 部、地方技术标准1 部。