三点支撑式大口径反射镜架装置的研究

论文摘要

神光Ⅲ是我国在建的大型惯性约束核聚变激光装置,其研制是一项具有相当规模和技术难度的工程项目,也是国家安全、科技进步的重要标志。电动反射镜架作为影响神光Ⅲ光束打靶定位精度的调整模块,要求具有良好的工作性能。基于此,本文主要针对保证反射镜的面形精度、稳定性精度和运动精度,对神光Ⅲ靶场系统中电控反射镜架装置进行了研究设计。首先,建立了一套可用于工程实践的三点支撑式反射镜架总体方案,阐述了实现俯仰和偏摆运动的工作原理;为了降低镜片夹持应力,对传统的镜片夹持方式进行了改进;为了提高稳定性,设计了新型的镜架支撑结构;为了提高运动精度,完善了微驱动部分的功能组成,并设计了控制系统。其次,运用有限元理论对镜架进行了静态分析、动态分析和振动响应分析,计算了镜片最大面形变化值、前5阶模态值和随机振动的位移值,从理论上论证了设计方案的可行性。最后,通过锤击测振实验系统,采用锤击法对反射镜架进行了动态性能测试,得出了镜架前5阶实际模态;通过运动精度实验系统,进行了步进精度和重复定位精度实验,实验测试结果表明反射镜架的动态性能和运动精度达到或接近了期望值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外在该方向的研究现状及分析
• 1.2.1 大口径反射镜架结构形式的研究现状
• 1.2.2 微位移驱动装置的研究现状
• 1.2.3 机械装置力学特性的理论和方法的研究现状
• 1.3 本课题主要研究内容和意义
• 第2章 反射镜架工作原理及总体方案设计
• 2.1 反射镜架工作原理和总体结构
• 2.2 机械部分结构设计
• 2.2.1 镜框组件结构设计
• 2.2.2 支撑组件结构设计
• 2.2.3 驱动组件结构设计
• 2.3 控制系统的设计
• 2.3.1 控制系统的组成
• 2.3.2 控制软件的设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 反射镜架工作性能的分析
• 3.1 镜片面形精度的分析
• 3.2 反射镜架稳定性精度的分析
• 3.2.1 稳定性分析的理论基础
• 3.2.2 稳定性分析的步骤及结果分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 反射镜架工作性能的实验研究
• 4.1 反射镜架固有频率的实验研究
• 4.1.1 实验装置及过程
• 4.1.2 结果分析
• 4.2 反射镜架运动精度的实验研究
• 4.2.1 实验装置及条件
• 4.2.2 步进精度实验
• 4.2.3 重复定位精度实验
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1 步进精度实验数据统计
• 附录2 步进精度实验数据处理方法
• 附录3 重复定位精度实验数据处理方法
• 致谢