高功率激光装置中长悬臂靶架结构稳定性研究

在高功率激光装置冷冻靶系统中,靶架的细长悬臂梁结构对冷冻靶内部振源有着较大的振动响应,从而会影响装置的束靶耦合精度。针对该问题,研究了长悬臂梁的附加式减振结构,在不增加整体外形尺寸和质量的前提下,通过增加悬臂梁支撑点的方式增大结构比刚度,从而优化其振动响应特性。以美国国家点火装置(NIF)中的靶架作为研究设计主体,通过建立数学模型明确了响应函数的主要、次要影响参数;利用ANSYS有限元模拟的方法确定了重要工程参数的取值范围;通过自主搭建的实验台模拟了不同工况下的振源并对减振靶架进行测试,最佳方案中的振幅优化率为91.7%,冲击收敛时间优化率为77.1%,固有频率达到183 Hz,证明了所设计的减振结构对长悬臂梁的振动响应特性有较好的优化作用。

基于最优调谐液柱阻尼器的气浮光学平台稳定性研究

为了解决气浮光学平台在水平方向超低频减振的问题以提高超精密实验的产出质量,提出基于调谐液柱阻尼器(TLCD)的气浮光学平台流固耦合理论,用来实现最优调谐控制和实验精度的提升。首先对TLCD进行原理分析并推导出固有频率的设计范围;其次对TLCD气浮光学平台流固耦合系统进行建模及推导;接着对流固耦合系统进行响应特性分析及参数优化;最后对时域响应和光学实验进行验证分析。结果表明,当固有频率比一定时,存在一个最优阻尼比可以使减振效率取得最大值,共振峰处的减振效率达到66.76%;同时通过调控小孔板可以使TLCD减振系统适合宽频激励的工况,气浮光学平台动力响应的有效控制有利于提高实验精度,为超精密实验品质的提升提供了一种有效控制手段。

基于主动吸振控制的神光装置打靶偏差研究

为了解决由振动引起的神光Ⅱ系列装置光束指向精度变差的问题,提出光机耦合主动吸振理论,实现了控制参数的自适应调控和打靶偏差的更小输出。建立神光Ⅱ系列装置全链路光束传输系统模型,搭建空间滤波器光机耦合主动吸振系统,设计自适应模糊PID控制器,分析主动控制参数对输出光角响应峰值的影响并优化控制参数,分析各装置空间滤波器打靶偏差在自适应模糊PID控制主动阻尼动力吸振作用后的控制效果。结果表明,当主动阻尼动力吸振器调谐到最优阻尼时,其打靶偏差较传统方法降低了75.9%,同时被动阻尼动力吸振器也具有降低打靶偏差的功能,其打靶偏差较传统方法降低了31%左右。主动阻尼动力吸振器可根据打靶偏差大小调节速度反馈增益,使控制效率在31.0%~75.9%范围内变化,实现了自适应调节的反馈功能,实验结果与预期一致。