автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Повышение качества юстировки сверхточного оборудования за счет улучшения параметров управления магнитореологическими модулями линейных перемещений

На правах рукописи УДК 62-822,537 622 4

БОРИН Д МИТРИИ ЮРЬЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ЮСТИРОВКИ СВЕРХТОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЗА СЧЕТ УЛУЧШЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ УПРАВЛЕНИЯ МАГНИТОРЕОЛОГИЧЕСКИМИ МОДУЛЯМИ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Специальность 05 13 06 - Автоматизация и управление технологическими

процессами и производствами (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2007

003065848

003065848

1 Работа выполнена в Московском государственном техническом университете им Н Э Баумана

Научный консультант доктор технических наук, доцент

Михайлов Валерий Павлович

Официальные оппоненты

доктор технических наук Курбатов Олег Константинович ФГУП «НИИВТ им С А Векшинского»

доктор технических наук, профессор Васильев Герман Николаевич МГТУ им Н Э Баумана

Ведущая организация ФГУП «ГНЦ ГНИИХТЭОС»

Защита состоится «J^j» ¿>sc/Wu%¿PJi 2007 г в _ часов на

заседании диссертационного совета Д 212141 Об в Московском государственном техническом университете им Н Э Баумана по адресу 105005, Москва, 2-я Бауманская ул, д 5

Ваш отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просим направить по указанному адресу

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им Н Э Баумана

Телефон для справок (095) 267-09-63

Автореферат разослан «//•>•> 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, доцент

Михайлов Валерий Павлович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Во многих областях современной науки и техники требуется использование прецизионных позиционирующих механизмов Особенно данная проблема актуальна для автоматизированного оборудования электронной промышленности

Определяющим и наиболее сложным процессом в производстве интегральных схем является литография Одной из основных операций, отвечающих за качество получаемой структуры, является операция совмещения изображений на шаблоне и подложке При этом, например, в оборудовании для рентгеновской литографии при изготовлении современных сверхбольших интегральных микросхем для совмещения подложки и шаблона требуется обеспечить шестикоординатное перемещение с точностью не хуже 20 нм, при миллисекундном быстродействии в линейном диапазоне до 300 мм

Сканирующая зондовая микроскопия (СЗМ) является одним из наиболее перспективных средств и методов нанотехнологий, позволяющих контролировать поверхность на атомарном уровне Для операции сканирования требуется перемещать зонд с точностью до 1 нм с быстродействием на уровне нескольких миллисекунд Перспективным является возможность осуществлять сканирование в широком диапазоне (до нескольких миллиметров) без существенных потерь в быстродействии, что ставит проблему сочетания нанометровой точности с достаточно большим диапазоном перемещений

Развитие современной астрофизики неразрывно связано с интенсивным развитием астрономических средств нового поколения Одним из основных направлений развития является создание сверхбольшого оптического телескопа (диаметр главного зеркала более 20 м) То, что главное зеркало таких телескопов состоит из большого числа отдельных оптических элементов (элементарных зеркал - ЭЗ), приводит к необходимости автоматического поддержания их как общей поверхности Кроме этого необходима функция коррекции искажения волнового фронта в реальном времени Для управления элементами составных зеркал требуется обеспечить многокоординатную юстировку с точностью линейных перемещений 50 нм, угловых перемещений 0 02" и быстродействием не хуже 200 мс в линейном диапазоне до 10 мм и угловом диапазоне до 1°

Большинство современных технологических и исследовательских комплексов (например, установки анализа поверхностей, системы контроля положения в СЗМ) в качестве каналов связи используют оптоволокно Для настройки оптоволоконных систем необходимо юстировать оптоволокно относительно источника излучения по трем координатам с точностью 20-50 нм в диапазоне до 4 мм Существующие системы осуществляют данную

С

г-1

задачу за десятки секунд из-за необходимости сочетать разные устройства для предварительного и точного позиционирования

Работа сверхточного оборудования, в том числе позиционирующих устройств, требует качественной виброизоляции для снижения амплитуд вибрации, действующей со стороны основания, что очень важно, в частности, при производстве изделий электронной техники Модули сверхточного позиционирования выполняют также функцию элементов активной виброзащиты При этом традиционные устройства, используемые в электронике, имеют ряд значительных недостатков, таких как малая нагрузочная способность, высокая инерция, проблемы с контролем по положению

Традиционные механизмы сверхточных перемещений, например электромеханические, не в состоянии обеспечить весь комплекс требований предъявляемых перспективным оборудованием Так, при достаточно высокой точности перемещений существенно снижается диапазон и быстродействие Из-за использования сверхточных деталей цена таких механизмов очень высока Наиболее распространенные в электронике пьезо-и магнитострикционные активаторы имеют недостаточный диапазон перемещений и очень малую нагрузочную способность Ранее было предложено решить комплекс задач, связанных с обеспечением прецизионного позиционирования, за счет использования новых механизмов, основанных на применении управляемых «смарт» жидкостей, таких, как магнито- и электрореологические суспензии Были показаны возможности использования и заложены основы создания реологических механизмов сверхточного позиционирования Однако для обеспечения требований перспективного оборудования требуется улучшение рабочих характеристик механизмов, в частности, за счет оптимизации параметров управления При этом должны быть повышены динамические характеристики, рабочий диапазон перемещений, статическая жесткость при обеспечении субмикронной точности позиционирования

Цель работы и задачи исследования. Целью работы является разработка теоретических основ и методов расчета и выбора параметров управления магнитореологическими (МР) модулями линейных перемещений для повышения точности и быстродействия многокоординатной юстировки

Для достижения поставленной в работе цели необходимо решить следующие задачи

1) определить комплекс требований к качеству систем юстировки сверхточного оборудования

2) разработать физические модели поведения МР жидкостей для экстремально малых сдвиговых скоростей (до 10"4 с"1)

3) разработать динамические модели поведения МР жидкостей и МР модулей для различных режимов работы

4) определить влияние свойств МР жидкостей на параметры МР модуля

5) исследовать поведение МР жидкостей в исполнительных элементах МР модулей и определить влияние управляющих сигналов на свойства МР жидкости, характеризующие параметры модуля

6) разработать инженерную методику расчета и выбора параметров управления МР дросселями и МР модулями

Методы исследований. Теоретические исследования основаны на теории магнитной гидродинамики, теории реологических процессов, теории вероятности, теории точности, теории систем автоматического регулирования Экспериментальные исследования проводились на специально изготовленных стендах в лаборатории кафедры МТ-11 «Электронные технологии в машиностроении» МГТУ им Н Э Баумана и кафедры «Динамика магнитных жидкостей» Дрезденского Технического Университета (Дрезден, Германия) Обработка результатов экспериментов, оценка их точности и достоверности выполнялись на ЭВМ с применением теории вероятности, математической статистики, регрессионного анализа

Научная новизна.

1 Разработанная физическая модель МР дросселя, учитывающая поведение магнитореологической (МР) жидкости при экстремально малых сдвиговых скоростях и ее магнитные характеристики, позволяет регулировать точность, динамические параметры и жесткость МР модуля за счет выбора уровней управляющих сигналов и полей постоянного магнита

2 Разработанные динамические модели поведения МР жидкости и МР модуля, позволяют управлять временем переходных процессов в реологической среде (временем структурирования и релаксации) и элементах МР модуля за счет регулирования полями постоянного магнита и управляющими сигналами реологических свойств МР жидкости

3 Разработанная инженерная методика расчета и выбора параметров управления МР модулем позволяет провести анализ и синтез САР МР-модуля для юстировки, работающего в режиме точной регулировки положения, при котором происходит реверсивное перемещение Методика также позволяет регулировать постоянные времени и коэффициенты передачи элементов модуля для обеспечения заданных характеристик

Практическая ценность. Полученные результаты могут быть использованы для проектирования устройств сверхточного позиционирования с магнитореологическим управлением и для разработки их систем автоматического управления (САУ)

На защиту выносится.

1 Физическая модель МР дросселя, являющегося основным исполнительным элементом МР модулей линейных перемещений Модель учитывает нелинейное поведение реологической жидкости, находящейся в рабочем зазоре дросселя

2 Динамическая модель МР модуля линейных перемещений, основанная на динамических моделях поведения МР среды, в том числе под действием экстремально малых сдвиговых скоростей (до 10~3 с"1)

3 Инженерная методика расчета и выбора параметров управления МР модулем линейных перемещений

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры МТ-11 «Электронные технологии в машиностроении» МГТУ им Н Э Баумана, на научных семинарах кафедры «Динамика магнитных жидкостей» Дрезденского Технического Университета, 2-м Международном Трибологическом Конгрессе (Вена, Австрия, 2001), 7-м Европейском Вакуумном Конгрессе (Мадрид, Испания, 2001), 4-м Международном симпозиуме «Вакуумные технологии и оборудование» (Харьков, Украина, 2001), 8,10 и 11-й научно-технических конференциях с участием зарубежных специалистов «Вакуумная наука и техника», (Судак, Украина, 2001, 2003, 2004), Российско-японском семинаре "Future Trends In Tribology" (Москва, Россия, 2002), «Федеральной научно-технической конференции творческой молодежи России по естественным, техническим, гуманитарным наукам» (Зеленоград, Россия, 2003), Всероссийской Астрономической Конференции "Горизонты Вселенной" (Москва, Россия, 2004), XVI-й Международной Интернет-конференции молодых ученых и студентов по современным проблемам машиноведения (Москва, Россия, 2004), 470-м коллоквиуме Европейского Общества Механики «Recent Development in Magnetic Fluid Research» (Дрезден, Германия, 2006), 7-м немецком коллоквиуме по магнитным жидкостям «Kolloidale magnetische Flüssigkeiten Grundlagen, Entwicklung und Anwendung neuartiger Ferrofluide» (Бенедиктбоерн, Германия, 2006) и др Технические разработки, основанные на результатах работы, представлялись на 7-м Международном салоне промышленной собственности «Архимед-2005» (Москва, Россия, 2005) и Европейской научно-технической выставке «Expo Science Europe 2004» (Дрезден, Германия, 2004)

Публикации. Основное содержание работы отражено в 11 печатных работах

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов по работе, библиографического списка использованной литературы Содержит 184 страницы машинописного текста, 124 рисунка, 20 таблиц и библиографический список из 105 наименований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, поставлена цель и сформулированы основные научные положения, которые выносятся на защиту

В первой главе проведен анализ современного перспективного технологического и исследовательского оборудования использующего механизмы сверхточных перемещений С позиций требований к устройствам перемещений, рассмотрены такие области, как производство интегральных схем, адаптивная оптика, системы сборки и настройки оптоволокна, сканирующая зондовая микроскопия, а также системы виброизоляции прецизионного оборудования Наиболее важными параметрами, которые должны обеспечивать устройства перемещений для рассмотренных областей, являются число степеней подвижности, точность и диапазон перемещений, постоянная времени процесса позиционирования и нагрузочная способность

Проведен анализ различных типов механизмов перемещений, обеспечивающих как предварительное длинноходовое перемещение объектов, так и юстировочные движения с погрешностью в субмикронном или манометрическом диапазоне, с точки зрения обеспечения требований, предъявляемых перспективным оборудованием Показано, что традиционные механизмы сверхточных перемещений, такие, как электромеханические, не в состоянии обеспечить весь комплекс требований Так, при достаточно высокой точности перемещений существенно снижается диапазон и быстродействие при погрешности позиционирования, не превышающей 100 нм постоянная времени превысит 200 мс. Наиболее распространенные в электронике пьезо- и магнитострикционные активаторы имеют недостаточный диапазон перемещений (500 мкм) и очень малую нагрузочную способность (до 100 Н)

Новым классом устройств, способных обеспечивать субмикронную точность перемещений в сочетании с высочайшим быстродействием, большим диапазон перемещений и высокой нагрузочной способностью, являются МР модули, основы создания которых были заложены в работах В П Михайлова, В В Анисимова Вопросам поведения реологических сред, используемых в МР модулях, посвящены работы 3 П Шульмана, В И Кордонского, Р Розенцвейга, И Карлсона, И Джиндера, М Джолли, Д Босиса

Для обеспечения возрастающих требований перспективного оборудования требуется улучшение рабочих характеристик модулей перемещений и оптимизация параметров управления, определяемых во многом свойствами реологических сред

Вторая глава диссертации посвящена теоретическим исследованиям поведения МР жидкостей в исполнительных элементах МР модулей, разработке конструкции МР модуля с улучшенными параметрами и его динамической модели

Главным исполнительным элементом МР модуля является МР дроссель Схема МР дросселя с кольцевым рабочим зазором приведена на рис 1 Дроссель состоит из электромагнитной катушки (1), сердечника (2) и корпуса (3) из магнитной стали, которые выполняют функции магнитопровода Ток, протекающий через обмотку катушки, вызывает появление магнитного поля и соответственно магнитного потока через магнитопровод Магнитный поток (4) замыкается через зазор (5) и увеличивает динамический предел текучести МР жидкости протекающей через зазор

Потери напора (перепад давлений) АР на рабочем зазоре дросселя будут определятся реологическими свойствами среды находящейся в зазоре и его геометрическими характеристиками

АР = /(г,г,,17,1,Л) (1)

Минимальный перепад давлений АРг, который необходим для сдвига одного слоя жидкости относительно другого, определяется пределом текучести структурированной среды ху, зависящим от приложенного магнитного поля и является параметром, определяющим погрешность позиционирования модулей с МР управлением Регулировка суммарных потерь напора АР на рабочем зазоре дросселя определяет смещение контролируемого объекта и влияет на нагрузочную способность модуля

Если добавить на один из участков магнитопровода МР дросселя постоянный магнит, то можно обеспечить структурирование жидкости в зазоре при отсутствии тока в обмотках катушки При соответствующей схеме подключения катушки, приложением внешнего магнитного поля компенсируется поле постоянного магнита Подобная конструкция позволяет обеспечить статическую жесткость МР устройства, удерживая заданный перепад давлений на зазоре полем постоянного магнита При отсутствии расхода жидкости через рабочий зазор дросселя перепад давлений, выдерживаемой структурированной жидкостью в зазоре будет определяться модулем сдвига б, который соответствует составляющей статической жесткости механизма кст

Быстродействие МР модулей во многом определяется временем структурирования частиц в цепочки и кластеры и временем релаксации напряжений 1Р в данных структурах при изменении прикладываемого магнитного поля Классическая теория диполь-дипольного представления не дает полного представления о динамики процессов взаимодействия магнитных микрочастиц в вязкой среде, поэтому в работе показана теоретическая возможность использования метода механических моделей

3 4 5

-Ь-

2/ \1 а

Рис 1 Схема МР дросселя с кольцевым рабочим зазором

для определения времени структурирования релаксации МР среды под действием магнитного поля и внешних сдвиговых напряжений Расчеты основаны на динамики деформации модели Максвелла и деформации модели Фогга, которые описываются зависимостями (1) и (2) соответственно

t

V = т0 е я\ (1)

где г - напряжения, действующие в модели Максвелла, т 0 - начальные напряжения, t - время, Хм - время релаксации напряжений в модели

(2)

где у - деформация модели Фогта, С

- модуль упругости, Лф время

запаздывания модели Фогта

Для магнитного поля с напряженностью Н[=35 кА/м, Н2=85 кА/м, Нз=135 кА/м время переходных процессов для модели Максвелла составляет ТМ]=2 мс, Т„2=3 мс, Тм3=4 мс соответственно и время переходных процессов для модели Фогта составляет Тф1=1,7 мс, ТФ2=2,5 мс, Тфз~4 мс соответственно

Параметры МР модуля сверхточных перемещений и влияющие на них параметры магнитоуправляемой среды представлены в таблице 1

Таблица 1

Параметры МР модуля и влияющие на них параметры МР жидкости

Диапазон перемещений £ДР <н,г)

Нагрузочная способность

Точность позиционирования АР,

Быстродействие ян, г)

Статическая жестокость кст С(Н)

Для расчета параметров МР механизмов точного позиционирования, а так же для разработки их комплексных динамических моделей необходима нелинейная модель МР дросселя, позволяющая для заданного значения расхода рабочей среды, определять суммарный перепад давлений на рабочем зазоре дросселя в зависимости от управляющего сигнала Нелинейная модель МР дросселя получается за счет объединения уравнений описывающих его работу, в соответствии со структурной схемой (рис 2)

Для расчета предложенной модели используется дифференциальная зависимость Ходгдона для магнитного гистерезиса в элементах магнитопровода (формула (3)), размагничивающий фактор, зависимость перепада давлений на рабочем зазоре от сдвиговых напряжений (формула (4)) и экспериментальные зависимости ту{Н) и В(#)для МР жидкости, полученные в 3 главе диссертации

н = \в\\f{в)-н]+вg{в), (3)

где /(В) и g(B) функции, зависящие от кривой намагничивания и постоянных коэффициентов, определяемых материалом магнитопровода

(4)

АР

1276„1 | сгу(Н)Ь А32яй А МР

расход

жидкости через дроссель с - эмпирическии

где <2„ коэффициент

При работе МР модуля в реверсивном режиме «точной регулировки положения» расход £)н через зазор дросселя стремиться к 0 и на МР жидкость действуют экстремально малые сдвиговые скорости (до 10~4 с"1) Структурированная среда перемещается в рабочем зазоре дросселя прерывисто и приобретает вязко-пластично-упругие свойства В этих условиях кривая вязкопластичного течения МР жидкости через рабочий зазор дросселя имеет существенно нелинейный характер Таким образом, в данном случае необходимо рассматривать модели, учитывающие нелинейный фактор Таким решением является аппроксимация Кэссона - I 1

г2 = ту2 + (Т)р у)2, т>ту (5)

Обоснованность использования данной аппроксимации к МР жидкостям подтверждается экспериментально с использованием специального реометра, что показано в 3 главе

Магаитопровод

Вход

и*

Я,

Собственное

Э/м Я Магнитный В Магнитный Компенсация

катушка гистерезис поток пом магнита

МР

эффект

Перепад давлений

АР

Выход

Рис 2 Структурная схема предлагаемой модели МР дросселя

Конструкция разработанного 3-х координатного механизма позиционирования элементарных зеркал (ЭЗ) сверхбольшого телескопа, скомпонованного на линейных МР модулях представлена на рисунке 3 Устройство обладает увеличенным диапазоном перемещений и возможностью обеспечения статической жесткости Корпуса шести гидроцилиндров (по два на каждую координату) закреплены к неподвижному корпусу привода. Рабочая МР жидкость поступает при помощи насоса в гидроцилиндры Подачей управляющих сигналов от системы управления на электромагнитные катушки, расположенные в дросселях, подключенных по мостовой схеме, регулируются свойства МР жидкости в рабочих зазорах и создается требуемый перепад давления в гидроцилиндрах, под действием

МР'дроссель

Сильфон

Попиижлый

Рис.3- 11ри ищи шальная схема юстнровочноГо МР-модуля к общий вид котировочного МР-модуля (бегу верхнего гидроцилиндра)

которого ЭЗ перемещается относительно арретира (узел упругой подвески) но ¡рем координатам (лис угловые и одна линейная).

Элементарной леркяло

Арретир Тяги

Гмдрйцм/шядоЫ

Сборочный чертеж гидро цилиндра М Р модуля приведен на рисунке 4. Электромагнитные катушки 1, втулки 2,3,4, постоянные магниты 5,6 и шток 15 составляют систему входного и выходного МР дросселей. Регулируя напряженность магнитного поля создаваемого катушками 1, можно управлять вязкостью МРЖ в Зазорах образованных нтулками 2,3,4 и штоком 5 и соответственно регулировать перепад давлений в противоположных гидроцичидрах, за счет которого осуществляется перемещение ЭЗ. При отсутствии внешнего давления (модуль выключен) МРЖ в рабочих зазорах структурирована постоянными магнитами 5,6 и удерживает давление в гидроцилиндре* обеспечивая статическую жесткость модуля.

Для создания программно-математического обеспечения САУ, реализующего заданные режимы перемещения, выбранные регуляторы и

корректирующие контуры с целью достижения максимальных Точностных, динамических характеристик и требуемой устойчивости работы модуля разработана динамическая модель модуля. Модель модуля в режиме предварительной регулировки положения Основана на нелинейной модели МР дросселя, когда структурированная МР жидкость представляет собой вязкое или вязко-пластичное тело. Кроме того, учитываются кот ер и давления на сжимаемость трубопровода, а также силы сопротивления перемещению. Для моделирования модуля в

Рис. 4. Сборочный чертеж гидроцилиндра МР модуля

режиме точной регулировки положения используется модель вязко-упругих колебаний упругого тела, которое представляет собой структурированная в рабочем зазоре дросселя МР жидкость Структурная схема модели приведена на рисунке 5 Динамика колебаний описывается моделью Фогта (формула 2), при этом напряжения в модели определяются по аппроксимации Кэссона (формула 5)

Для достижения устойчивости САР МР модуля, предлагается использовать пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор Для режима предварительной юстировки подобраны параметры регулятора с помощью возможностей БтиЬпк Р=200,1=10, 0=0,1 При этом амплитудно-частотный анализ показывает, что система является устойчивой и обеспечивает погрешность позиционирования 5 мкм и постоянную времени Т=85 мс В режиме точной регулировки положения, колебательным звеном помимо перемещаемого объекта является упругое тело, сформированное средой в рабочем зазоре дросселя, динамика которых описывается моделью Фогта В САР МР модуля в режиме точной регулировки положения предлагается использовать ПД регулятор с параметрами Р=0,5, 0=0,1 Погрешность позиционирования составляет 50 нм при времени переходного

Рис 5 Структурная схема МР модуля в режиме точной регулировки

положения

Третья глава диссертации посвящена экспериментальным исследованиям, которые проводятся с целью подтверждения теоретических положений о поведении МР жидкостей, обеспечения адекватности модели МР дросселя и динамических моделей МР модуля в режимах предварительной и точной регулировки положения

Для исследования вязкости МР жидкостей, динамических характеристик МР эффекта был разработан реометр, позволяющий получать экстремально малые значения сдвиговых скоростей (до 10"4 с"1) и однородное магнитное поле (не менее 99% в вертикальном направлении) С использованием реометра получены экспериментальные зависимости

вязкости МР жидкости от магнитного поля (рисунок 6), необходимые для расчета диапазона перемещений и нагрузочной способности МР модулей Анализ зависимостей позволяет сделать вывод о справедливости вязко-упругой модели Кэссона, т е подтверждается предположение, что при соответствующих значениях магнитных полей и сдвиговых скоростей структуры, образованные частицами в жидкости, не разрушаются и заставляют проявлять МРЖ значительные упругие свойства

8 з

X

л с 0)

5 г

1-

Г.С ■ 0 05 • 0 1

* 05 т 07

♦ 1 0 * 20 ► 40

«I * *

*

■..+11»

t *

Н кА/м

Рис 6 Изменение вязкости МР жидкости в зависимости от приложенного

поля

Для расчета параметров передаточных функций динамической модели МР модулей, используя аппроксимацию Кассона и результаты экспериментов по измерению реологических свойств сдвига, были построены кривые течения МР жидкости для малых (рисунок 7) и экстремально малых (рисунок 8) значений сдвиговых скоростей

С; 16-

Н=8 кА/м Н=7 кА/м н=6 кА/м

Н=5 кА/м Н=4 кА/м Н=3 кА/м Н=2 кА/м Н=1 кА/м Н=0 кА/м

У .С

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Рис 7 Кривые течения МР жидкости для малых сдвиговых скоростей

Кривые течения при малых сдвиговых скоростях (0 1 с"1 - 10 с"1) соответствуют режиму предварительной регулировки положения в заключительной стадии, а кривые течения при экстремально малых сдвиговых скоростях (~10~4 с"1 - 0 1 с"1) режиму точной регулировки положения

— ■ — н=в кА/м

— • — Н=7 кА/м

— * — Н=8 кА/м

С 16-

14-

12-

10-

/

8- Ф

6-

Г-с

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10

Рис 8 Кривые течения МР жидкости для экстремально малых сдвиговых

скоростей

По полученным экспериментальным зависимостям определяются сдвиговые напряжения и соответственно суммарный перепад давлений на рабочем зазоре дросселя для заданных значений магнитного поля и сдвиговой скорости то

Ч. ю-

о - экспериментальная кривая

--полином (аппроксимация)

Н , кА/м

2 4 6 8

Рис 9 Зависимость предела текучести от магнитного поля

Были проведены экспериментальные исследования зависимости динамического предела текучести структурированной МР жидкости, определяющего погрешность позиционирования модуля с МР управлением от приложенного магнитного поля Экспериментальная кривая представлена на рисунке 9

Для инженерных расчетов при определении предела текучести можно использовать аналитический метод, когда экспериментально измеренной зависимости сдвиговых напряжений в МР жидкости от магнитной индукции приложенного поля ставится в соответствие полином, например

ту =к1Н + к2Н2, (6)

где кг- постоянные коэффициенты, определяемые графически и Н -напряженность магнитного поля действующего на МР жидкости

Коэффициенты ко=0,36021, к1=0,11124 и рассчитаны аналитически Для точных расчетов МР модулей была получена кривая намагничивания МР жидкости Эксперименты проводились с использованием вибрационного магнитометра Ьаке БЬоге У8М 7400 Экспериментальная зависимость удовлетворительно описывается функцией

м=*2+Л:А> (7)

1 + е ш

где Аь А2, Но и с!Н - подгоночные параметры, А1 - физического смысла не имеет, А2 - имеет смысл среднеквадратического уровня шума, с!Н - диапазон Н, где наблюдается максимальная скорость затухания М(Н)

Подгоночные коэффициенты экспериментально полученной для исследуемой МР жидкости зависимости имеют следующие значения А[=-424 54597±0 69065, А2=425 74626±0 54366, Г1,,=0 4652±0 28017,

(1Н=96 81181+0 40056

Исследования демпфирующих свойств МР жидкости проводились эксперимент, в котором измерялись колебания измерительной части реометра без МР жидкости в зазоре между штоком и основанием и с зазором, заполненным МР жидкостью Получено, что для колебаний на наиболее критических частотах для электронной промышленности коэффициент передачи колебаний составляет к=0,15 для £=1 Гц, к=0,33 для 1=5 Гц, к=0,45 для Г=10 Гц

Был разработан экспериментальный стенд для исследования параметров МР модуля Конструкция стенда позволяет поворачивать опору совместно с МР модулем, узлом подвески и макетом зеркала под различными углами вокруг горизонтальной оси и фиксировать в нужном положении, что необходимо для имитации работы МР модуля в качестве юстировочного механизма ЭЗ сверхбольшого астрономического телескопа Для расчета динамической модели МР модуля экспериментально определялись статическая жесткость модуля и несущей системы Статическая жесткость МР модуля для адаптивной оптики составляет 6 Н/мкм, жесткость несущей системы 4 Н/мкм Долевое влияние элементов на общую деформацию системы составляет сильфонных узлов 89%, несущей системы - 11% Для

обеспечения точности и быстродействия перемещений необходимо вывешивание объекта позиционирования при помощи узла пневмоподвески

Результаты экспериментов использовались для расчета динамической модели МР модуля, представленной во 2-ой главе

Четвертая глава посвящена разработке методики расчета и выбора параметров управления МР модулем Решается задача обеспечения заданной точности и времени позиционирования объекта известной массы, в определенном диапазоне перемещений, в зависимости от требований технологического процесса или исследовательского оборудования, для которого разрабатывается МР модуль Исходя из требуемой точности перемещения объекта, требуемого времени позиционирования (постоянная времени МР модуля), требуемой нагрузочной способности, диапазона перемещений объекта и статической жесткости МР модуля, определяются конструктивные параметры МР модуля и дросселей, диапазон изменения напряженности управляющего магнитного поля, диапазон изменения магнитной индукции, тип и параметры корректирующего звена САУ МР модулем

Предложенная методика позволяет провести анализ и синтез САР МР модулем, реализующей заданные режимы перемещения, выбранные регуляторы и корректирующие контуры с целью достижения максимальных точностных и динамических характеристик и требуемой устойчивости работы модуля Полученные в соответствии с методикой параметры регуляторов МР модуля для адаптивной оптики, обеспечивающего точность позиционирования 40 нм, при постоянной времени 100 мс, в диапазоне перемещений 10 мм и удерживаемой статической нагрузкой до 500 Н, приведены в таблице 3

Таблица 3

Параметры регуляторов МР модуля для адаптивной оптики_

Режим работы Тип регулятора Параметры регулятора

П И д

Предварительная юстировка пид 200 10 0,1

Точная регулировка пд 0,5 - 0,1

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1) Анализ комплекса требований к качеству систем юстировки перспективного сверхточного оборудования показал, что задача обеспечения субмикронной, миллисекундной юстировки может быть решена благодаря использованию МР модулей, основанных на применении МР жидкостей с управляемыми свойствами

2) Физическая модель МР дросселя, основанная на процессах, происходящих в его элементах и в МР жидкости, протекающей через рабочий зазор, при воздействии на нее полей постоянного магнита и управляющих сигналов, позволяет выбирать расходные характеристики дросселя Показано, что для сигнала в диапазоне от 0 до 1 А и расходе жидкости до 8 10"5 м3/с управляемый перепад давлений на рабочем зазоре дросселя составляет от 0 до 1,4 106Па

3) При определении параметров МР жидкости в рабочем зазоре дросселя определяющих качество юстировки модуля в реверсивном режиме точной регулировки положения (при сдвиговых скоростях до 10"4 с"1) рекомендуется применять модель Фогта и аппроксимацию Кэссона

4) Динамическая модель поведения МР жидкости позволила определить время структурирования и релаксации частиц в МР жидкости, находящейся в рабочем зазоре дросселя За счет этого возможно варьирование динамических параметров МР модуля в режиме точной регулировки положения Установлено, что для напряженностей поля в рабочем зазоре Н=35 кА/м, 85 кА/м, 135 кА/м время структурирования составляет 1=2 мс, 3 мс, 4 мс

5) Динамическая модель МР модуля в режиме предварительной юстировки и в режиме точной регулировки положения позволяет определить параметры переходных процессов Погрешность позиционирования и быстродействие для данных режимов составляют 5 мкм, 85 мс и 50 нм, 5 мс соответственно

6) Для синтеза САР МР модуля в двух режимах позиционирования и для выбора регуляторов, необходимых для устойчивой работы модуля, рекомендуется применять разработанную комплексную динамическую модель модуля

7) Проведенные исследования позволили создать методику расчета параметров управления МР дросселями и МР модулями с улучшенными характеристиками При точности позиционирования 40 нм увеличен диапазон линейных перемещений до 10 мм, обеспечена статическая жесткость (удерживаемая нагрузка до 500 Н при выключенной САР) и обеспечена постоянная времени модуля не превышающая 100 мс

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1 Борин Д Ю , Михайлов В П , Базиненков А М Моделирование магнитореологического дросселя прецизионного привода линейных перемещений // Конверсия в машиностроении - 2007 - №3 - С 3744

2 Борин Д Ю, Михайлов В П Перспективы использования магнитореологических материалов // МИКМУС-2004 избранные труды XVI международной Интернет - конференции молодых ученых и студентов по проблемам машиноведения - Москва, 2005 - С 74-82

3 Борин ДЮ Магнитореологический механизм для позиционирования зеркал сверхбольших астрономических телескопов с нанометровой точностью // Материалы федеральной научно-технической конференции творческой молодежи России по естественным, техническим, гуманитарным наукам - Звенигород, 2003 -С 115-117

4 В П Михайлов, Д Ю Борин Управление трением магнитной жидкости в рабочем зазоре многокоординатного вакуумного позиционирующего модуля // Вакуумная наука и техника материалы десятой научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов -Судак, 2003 - С 309-312

5 В П Михайлов, И К Зобов, Д Ю Борин и др Исследование фундаментальных параметров рабочей среды в точных вакуумных механизмах реологического типа // Вакуумная наука и техника материалы десятой научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов - Судак, 2003 - С 563-566

6 Е А Деулин, В П Михайлов, Д Ю Борин и др Использование реологических процессов для прецизионного привода // Вакуумные технологии и оборудование сборник докладов 4-го международного симпозиума -Харьков, 2001 -С 163-166

7 Е А Деулин, В П Михайлов, Д Ю Борин и др Сверхвысоковакуумный многокоординатный привод реологического типа с точностью позиционирования в нанодиапазоне // Вакуумная наука и техника материалы восьмой научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов - Судак, 2001 - С 374-379

8 D Bonn, V Mikhailov Hydraulic positioning actuators with magnetorheology control // Book of Abstracts of Euromech Colloquium 470 Recent Development in Ferrofluid Research - Dresden (Germany), 2006 -P 65-66

9 Bonn D, Mikhailov V Magnetorheological actuator for the control of primary mirror elements of extra-large telescope // Book of Abstracts of 7th German Ferrofluid Workshop - Benediktbeuern (Germany), 2006 - P 66

10 Deuhn E A, Mikhailov V P , Bonn D Y., Sytchev V V Variable rheology usage for precise drive // Abstract of papers of 2-nd World Tnbology Congress - Vienna (Austria), 2001 -P256

11 Deuhn E A , Mikhailov V P , Bonn D Y, Sytchev V V Ultra high vacuum rheology manipulators with nanometer precision // Book of Abstract of 7th European vacuum conference - Madrid (Spam), 2001 - P 54

Подписано к печати 07 09 07 Заказ № 606 Объем 1,0 печ,л Тираж 100 экз Типография МГТУ им Н Э Баумана 105005, Москва, 2-я Бауманская ул , д 5 263-62-01

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 2.

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 3.

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 4.

Во многих областях современной науки и техники требуется использование прецизионных позиционирующих механизмов и виброизолирующих устройств. Особенно данная проблема актуальна для оборудования электронной промышленности.

Определяющим и наиболее сложным процессом в производстве интегральных схем является литография. Одной из основных операций, отвечающих за качество получаемой структуры, является операция совмещения изображений на шаблоне и подложке. При этом, например, в оборудовании для рентгеновской литографии при изготовлении современных сверхбольших интегральных микросхем для совмещения подложки и шаблона требуется обеспечить шестикоординатное перемещение с точностью не хуже 20 нм, при миллисекундном быстродействии в линейном диапазоне до 300 мм.

Сканирующая зондовая микроскопия (СЗМ) является одним из наиболее перспективных средств и методов нанотехнологий, позволяющих контролировать поверхность на атомарном уровне. Для операции сканирования требуется перемещать зонд с точностью до 1 нм с быстродействием на уровне нескольких миллисекунд. Перспективным является возможность осуществлять сканирование в широком диапазоне (до нескольких миллиметров) без существенных потерь в быстродействии, что ставит проблему сочетания нанометровой точности с диапазоном перемещений.

Развитие современной астрофизики неразрывно связано с интенсивным развитием астрономических средств нового поколения. Одним из основных направлений развития является создание сверхбольшого оптического телескопа (диаметр главного зеркала более 20 м). То, что главное зеркало таких телескопов состоит из большого числа отдельных оптических элементов (элементарных зеркал - ЭЗ), приводит к необходимости автоматического поддержания их как общей поверхности, кроме этого необходима функция коррекции искажения волнового фронта в реальном времени. Для управления элементами составных зеркал требуется обеспечить многокоординатную юстировку с точностью линейных перемещений 50 нм, угловых перемещений 0.02 и быстродействием не хуже 200 мс в линейном диапазоне до 10 мм и угловом диапазоне до 1°.

Большинство современных технологических и исследовательских комплексов (например, установки ВИМС анализа поверхностей, системы контроля положения в СЗМ) в качестве каналов связи используют оптоволокно. Для настройки оптоволоконных систем необходимо юстировать оптоволокно относительно источника излучения по трем координатам с точностью 20-50 нм в диапазоне до 4 мм. Существующие системы осуществляют данную задачу за десятки секунд из-за необходимости сочетать разные устройства для предварительного и точного позиционирования.

Работа прецизионного оборудования, в том числе позиционирующих устройств, требует качественной виброизоляции для снижения амплитуд вибрации, действующей со стороны основания, что очень важно, в частности, при производстве изделий электронной техники. При этом традиционные вибрационные защитные устройства, используемые в электронике, имеют ряд значительных недостатков, таких как малая нагрузочная способность, высокая инерция, проблемы с контролем по положению для активных систем.

Традиционные механизмы сверхточных перемещений, например электромеханические, не в состоянии обеспечить весь комплекс требований. Так, при достаточно высокой точности перемещений существенно снижается диапазон и быстродействие. Из-за использования сверхточных деталей цена таких механизмов очень высока. Наиболее распространенные в электронике пьезо- и магнитострикционные активаторы имеют недостаточный диапазон перемещений и очень маленькую нагрузочную способность.

Ранее было предложено решить комплекс задач, связанных с обеспечением прецизионного позиционирования, благодаря использованию новых механизмов основанных на применении управляемых «смарт» жидкостей, таких как магнито- и электрореологические суспензии. Были показаны возможности использования и заложены основы создания реологических модулей сверхточного позиционирования, но для обеспечения требований перспективного оборудования требуется улучшение рабочих характеристик модулей.

В результате работы проведены исследования реологических процессов в рабочих зазорах исполнительных элементов магнитореологических (МР) модулей линейных перемещений для оптимизации режимов автоматизированного управления многокоординатной сверхточной юстировкой различного класса оборудования. Создан новый МР модуль с возможностью обеспечения статической жесткости и расширенным диапазоном перемещений.

Автор выражает искреннюю благодарность и признательность научному руководителю проф., д.т.н. В.П. Михайлову, проф. кафедры МТ-11 МГТУ им. Н.Э. Баумана д.т.н. Е.А. Деулину, научному сотруднику «Института прикладных материалов» г. Мадрид к.т.н. Р.Н. Невшупе за дополнения и замечания, высказанные в процессе работы над диссертацией. Работа над диссертацией была бы невозможна без участия коллектива разработчиков проекта сверхбольшого астрономического телескопа «АСТ-25» под руководством д.т.н. В.В. Сычева. Автор рад случаю поблагодарить своих родных и близких за понимание и поддержку, а также выразить признательность всем сотрудникам кафедры МТ-11 МГТУ им. Н.Э. Баумана, аспирантам, выпускникам и членам студенческого конструкторского бюро, в том числе: Е.А. Родиной, И.К. Зобову, А.М. Базиненкову, Т.Н. Бродовой за помощь, оказанную при выполнении данной работы.

За предоставление возможности и оказание помощи в проведении экспериментальных исследований автор благодарен заведующему кафедры «Динамика магнитных жидкостей» (Magnetofluiddynamik) Технического Университета г. Дрезден (Германия) проф. Ш.Оденбаху (S. Odenbach) и его сотрудникам и аспирантам: X. Шаназиану (Н. Shahnazian), Л. Поп (L. Pop), Л. Ран (L. Rahn), X. Энглеру (Н. Engler), М. Райндалю (М. Reindl).

Исследования выполнены при частичной финансовой поддержки Федерального агентства по образованию (грант А04-3.15-63.) и немецкого фонда академических обменов «DAAD» (программа «Михаил Ломоносов-2006»).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1) Анализ комплекса требований к качеству систем юстировки перспективного сверхточного оборудования показал, что задача обеспечения субмикронной, миллисекундной юстировки может быть решена благодаря использованию МР модулей, основанных на применении МР жидкостей с управляемыми свойствами.

2) Физическая модель МР дросселя, основанная на процессах, происходящих в его элементах и в МР жидкости, протекающей через рабочий зазор, при воздействии на нее полей постоянного магнита и управляющих сигналов, позволяет выбирать расходные характеристики дросселя. Показано, что для сигнала в диапазоне от 0 до 1 А и расходе с л жидкости до 8-10" м/с управляемый перепад давлений на рабочем зазоре дросселя составляет от 0 до 1,4-106 Па.

3) При определении параметров МР жидкости в рабочем зазоре дросселя определяющих качество юстировки модуля в реверсивном режиме точной регулировки положения (при сдвиговых скоростях до 10"4 с*1) рекомендуется применять модель Фогта и аппроксимацию Кэссона.

4) Динамическая модель поведения МР жидкости позволила определить время структурирования и релаксации частиц в МР жидкости, находящейся в рабочем зазоре дросселя. За счет этого возможно варьирование динамических параметров МР модуля в режиме точной регулировки положения. Установлено, что для напряженностей поля в рабочем зазоре Н=35 кА/м; 85 кА/м; 135 кА/м время структурирования составляет 1=2 мс; 3 мс; 4 мс.

5) Динамическая модель МР модуля в режиме предварительной юстировки и в режиме точной регулировки положения позволяет определить параметры переходных процессов. Погрешность позиционирования и быстродействие для данных режимов составляют 5 мкм, 85 мс и 50 нм, 5 мс соответственно.

6) Для синтеза САР МР модуля в двух режимах позиционирования и для выбора регуляторов, необходимых для устойчивой работы модуля, рекомендуется применять разработанную комплексную динамическую модель модуля.

7) Проведенные исследования позволили создать методику расчета параметров управления МР дросселями и МР модулями с улучшенными характеристиками. При точности позиционирования 40 нм увеличен диапазон линейных перемещений до 10 мм, обеспечена статическая жесткость (удерживаемая нагрузка до 500 Н при выключенной САР) и обеспечена постоянная времени модуля не превышающая 100 мс.

175

1. Анисимов В.В., Деулин Е.А., Михайлов В.П. Прецизионный гидропривод поступательного перемещения с магнитореологическим распределителем // Приборы и техника эксперимента. — 1991. — №3. — С. 244-245.

2. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика— М.: Машиностроение, 1971. —672 с.

3. Белкин И.М., Виноградов Г.В. Леонов А.И. Ротационные приборы. Ротационные приборы. Измерения вязкости и физико-механических характеристик материалов. — М.: Машиностроение, 1968. — С.272.

4. Белкин Н.Д., Касперский В.Б., Сычев В.В. Большой астрономический телескоп России. Концепция создания// Оптический журнал. 1994. - №3. -С.5-11

5. Борин Д.Ю. Магнитореологический привод сегментного зеркала большого астрономического телескопа // Студенческая научная весна 2002: Материалы научно-технической конференции. — М., 2002. — С.127-131.

6. Борин Д.Ю., Михайлов В.П. Перспективы использования магнитреологических материалов // МИКМУС-2004: избранные труды XVI международной Интернет конференции молодых ученых и студентов по проблемам машиноведения. - М., 2005. - С. 74-82.

7. Быков В.А. Приборы и методы сканирующей зондовой микроскопии для исследования и модификации поверхностей: Дисс. . д-ра техн. наук. -М., 2000.-1097 с.

8. ГОСТ 19693-74. Магнитные материалы. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1975. - 34 с.

9. ГОСТ 8.417-81. ГСИ. Единицы физических величин. М.: Изд-во стандартов, 2003.-49 с.

10. Григорьев И. Физические величины. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991 - 1232 с.

11. Гуль В.Е., Кулезнев В.Н. Структура и механические свойства полимеров: Учеб. для хим.-технолог. вузов. -М.: Лабиринт, 1994. 367 с.

12. Использование реологических процессов для прецизионного привода / Е.А. Деулин, В.П. Михайлов, Д.Ю. Борин и др. // Вакуумные технологии и оборудование: Сборник докладов 4-го Международного симпозиума. Харьков, 2001. — С.163-166.

13. Затевалов A.M., Ролдугин В.И., Туторский И.А. Диффузионно-контролируемая агрегация частиц вблизи фрактальных поверхностей // Коллоидный журнал. 2000.- Т. 62, № 4. — С. 483-487.

14. Каганов М.И., Цукерник В.М. Природа магнетизма — М.: Наука, 1982. -192 с.

15. Кандаурова Г.С. Природа магнитного гистерезиса // Соросовский образовательный журнал. 1997. - № 1. - С. 100 106.

16. Климов К.И. Антифрикционные пластичные смазки. Основы применения. М.: Химия, 1988. - 160 с.

17. Коновалов Г.Ф., Коноваленко О.В. Системы автоматического управления с электромагнитными порошковыми муфтами — М.: Машиностроение, 1976. — 156 с.

18. Логинов П.В. Обеспечение устойчивости сверхвысоковакуумного аналитического оборудования: Дисс. к-та техн. наук. Рязань, 1989. - 199 с.

19. Миронов В.Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии: Учебное пособие— Нижний Новгород: Изд-во Института физики микроструктур РАН, 2004. —114с.

20. Михайлов В.П. Исследование зоны нечувствительности прецизионного магнитореологического привода: Методические указания к лабораторной работе по курсу «Расчет и конструирование элионного оборудования». М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000.-16 с.

21. Мишин Д.Д. Магнитные материалы — М.: Высш. шк., 1991. 81 с.

22. Орлов Д.В., Михалев Ю.О., Мышкин Н.К. и др. Магнитные жидкости в машиностроении / Под общ. ред. Д.В. Орлова, В.В. Подгоркова. — М.: Машиностроение, 1993. —272 с.

23. Основы проектирования следящих систем / Под ред. H.A. Лакоты. М.: Машиностроение, 1978. -392 с.

24. Патент № 42697. Измерительное устройство для нанотехнологии. Зарегистр. в Гос. реестре изобретений 10.12.2004./ Е.В.Александров и др. // Б.И. 2004. - № 34

25. Патент № 1743797. Прецизионный узел поступательного перемещения. Зарегистр. в Гос. реестре изобретений 21.10.93./ В.В. Анисимов, Е.А. Деулин, В.П.Михайлов // Б.И. - 1992. - № 24.

26. Патент № 2029447. Координатный стол./ В.В. Анисимов, C.B. Кокорин, В.П. Михайлов // Б.И. - 1995. - № 5.

27. Патент № 2037702. Мембранный узел. / В.В. Анисимов, Е.А. Деулин, В .Г. Докукин и др. // Б.И. - 1995. - № 17.

28. Патент № 5277282 США, МКИЗ F16F 006/00. Magnetorheological Fluid Dampers / Carlson J.D., Chrzan M.J. № 900567; Заявлено 18.06.92; Опубл. 08.02.94.-7 с.

29. Михалев Ю.О., Антипов A.A. Применение магнитожидкостных уплотнений для герметизации валов // Механизация и автоматизация производства. 1990. - № 4. - С. 28-29.

30. Розенцвейг Р. Феррогидродинамика. — М.: Мир, 1989. — 357с.

31. Сильфоны. Расчет и проектирование / Под ред. JI.E. Андреевой. М.: Машиностроение, 1975. - 288 с.

32. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. М.: Наука, 1969. -511 с.

33. Смирнова В.И., Петров Ю.А., Разинцев В.И. Основы проектирования и расчета следящих систем: Учебник для техникумов.- М.: Машиностроение, 1983.-285 с.

34. Солодовников В.В., Зверев В.Ю. Расчет линейных стационарных систем автоматического регулирования с микропроцессорнымипромышленными регуляторами: Учебное пособие / МВТУ им. Баумана. М., 1985.-58 с.

35. Стешенко Н.В., Сычев В.В. Итоги науки и техники. Управление пространственной структурой оптического излучения— М.: ВИНИТИ, 1990. -Т.1.-С. 107-167.

36. Магниты постоянные спеченные на основе сплавов неодима с железом и бором : Каталог / Научно-промышленный комплекс ММТ. — М., 2003.-20 с.

37. Турпаев В.Н. Самотормозящиеся механизмы. М.: Машиностроение, 1981.-223 с.

38. Шенк X. Теория инженерного эксперимента М.: Мир, 1972. 381 с.

39. Цеберс А.О. Закономерности возникновения и особенности магнитных свойств концентрационных доменных структур магнитных коллоидов в плоских щелях // Магнитная гидродинамика. 1990. - №3- С.49-54.

40. Шлиомис М.И. Магнитные жидкости // Успехи физ.наук. 1974. -Т. 112, Вып.З. - С.427-458

41. Шульман З.П., Кордонский В.И. Магнитореологический эффект — Минск: Наука и техника, 1982. — 184 с.

42. Abu Hanieh A., Active Isolation and Damping of Vibrations via Stewart Platform: PhD Thesis. Brüssel (Belgium), 2003. - 155 p.

43. Ambacher O., Odenbach S., Stierstadt К. Rotational viscosity in ferrofluids // Z. Phys. B-Condensed matter. 1992. - № 86. - P. 29.

44. Beckers J.M. Adaptive optics for Astronomy: Principles, Performances and Applications // Annu. Rev. Astron.Astrophys. 1993. - № 31. - P. 13-62.

45. Carlson J. D. Low-Cost MR Fluid Sponge Devices // J. of Intelligent Systems and Structures. 1999. - № 10. - P. 589-594.

46. Carlson J.D. MR fluids and devices in the real world // International Journal of Modern Physics B. 2005. - Vol. 19, № 7-9. - P. 1463-1470.

47. Carlson J.D. MR Fluids: Enabling Technology for Practical Semi-Active Control // ERMR: Proc. International Conf. on ERF, MRS and Their Applications. -Yonezawa, 1997.-P. 112-113.

48. Coweley M.D., Rosensweig R.E. The interfacial stability of a ferromagnetic fluid // J. Fluid Mech. 1967. - № 30. - P. 672.

49. De Man P., P. Lemerle, P. Mistrot. An investigation of a semi-active suspension for a fork lift truck // Semi-active Vibration Suppression: Proceedings of Euromech Colloquium 455. Prag (Czechia), 2004. - P. 1 15.

50. Design, modeling, and performance of a high-force piezoelectric inchworm motor / Galante T., Frank J., Bernard J. et al. // J. of Intelligent Material Systems and Structures. 1999. - Vol. 10, № 12. - P. 962-972.

51. Esguerra M. Modelling Hysteresis Loops of Soft Ferrite Materials // Proc. International Conference on Ferrites ICF8. Kyoto (Japan), 2000. - P. 220-222.

52. Fleischer J. Rheologische Eigenschaften magnetischer Fluessigkeiten unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung: PhD Thesis. Bremen (Germany), 2003.- 114 p.

53. Gabor G. Actuators for a Segmented Mirror Control System: Keck Observatory Report No.l 11 // Proc. of SPIE. 1983. - V. 444. - P. 287.

54. Gen? S., Phule P. Rheological properties of magnetorheological fluids // J. of Smart Mater. Struct. 2002. - № 11. - P. 140-146.

55. Gene S. Synthesis and properties of MR fluids: PhD Thesis. Pittsburg (USA), 2002.-153 p.

56. Ginder J.M. Behavior of Magnetorheological Fluids // MRS Bulletin. -1998.-№23 (8).-P. 26-28.

57. Ginder J.M., Davis L.C., Elie L.D. Rheology of Magnetorheological Fluids: Models and Measurements // Intern. J. Mod. Phys. B. 1996. - № 10 (23, 24). - P. 3293-3303.

58. Ginder J.M., Davis L.C. Shear Stresses in Magnetorheological fluids: Role of Magnetic Saturation // Applied Physics Letters. 1994. - № 65 (26). - P. 34103412.

59. Gordaninejad F., Kelso S. P. Fail-Safe Magneto-Rheological Fluid Dampers for Off-Highway, High-Payload Vehicles // J. Intelligent Material System and Structures. 2002. - Vol.11, № 5. - P.395-406.

60. Helbert J.N. Handbook of VLSI Microlithography: Principles, Tools, Technology and Applications — New York: William Andrew Publishing. 2001. -956 p.

61. Hodgdon, M.L. Application of a Theory of Ferro-magnetic // IEEE Trans. Mag. 1988. - № 24(1). - P.218 221.

62. Jinung An, Dong-Soo Kwon. Modeling of a Magnetorheological Actuator Including Magnetic Hysteresis // J. Intelligent Material Systems and Structures. -2002.-№ 14(9).-P. 541-550.

63. Jolly M.R., Carlson J.D., Munoz B.C. A model of the Behavior of Magnetorheological Materials // J. Smart Materials and Structures. 1996. - № 5. -P.607-614.

64. Jolly M.R., Bender J.W., Carlson D. Properties and Applications of Commercial Magnetorheological Fluids// J. Intelligent Material Systems and Structures. 1999. - № 10(1). - P. 5-12.

65. Joshi C. H. Compact Magnetostrictive Actuators and Linear Motors // Proc. of Actuator 2000 Conference. Bremen (Germany), 2000. - P. 57-63.

66. Karnopp D., Crosby M., Harwood R.A. Vibration control using semi-active suspension control // J. of Engineering for Industry. 1974. - № 96. - P. 619-626.

67. Karnopp D. Design principles for vibration control systems using semi-active dampers// Trans. ASME J. of Dynamics Systems, Measurements and Control. 1990. -№ 112. - P. 448-455.

68. Kordonsky W. Elements and Devices Based on Magnetorheological Effect // J. Intelligent Material Systems and Structures. 1993. - № 4(1). - P. 65 69.

69. Kuzhir P., Bossis G., Bashtovoi V. Optimisation of Magnetorheological Fluid Valves // International Journal of Modern Physics B. 2005. - Vol. 19, № 7-9.-P. 1229-123.

70. Larsonnier F., Ducourtieux S., Duhem S. Le LNE pousse la micromécanique vers des précisions nanométrologiques // Micronora informations. 2005. - №6 -P. 23-29.

71. Lemaire E., Bossis G., Grasselli Y. Yield stress and structuration of magnetorheological suspensions // J. of Magnetism and Magnetic Materials. -1993.-№ 122. -P.51-52.

72. Maiorov M.M. Measurement of the Viscosity of a Ferromagnetic Liquid in a Magnetic Field // Magnitohydrodynamic. 1980. - № 16(4). - P. 339.

73. Matthies G., Tobiska L. Numerical simulation of normal-field instability in the static and dynamic case // J. of Magnetism and Magnetic Materials. 2005. -№289.-P. 346.

74. McTague J.P. Magnetoviscosity of magnetic colloids // J. Chem. Phys. -1969.-№51(1).-P. 133.

75. Meakin P., Skjeltrop A.T. Application of experimental and numerical models to the physics of multiparticles systems // J. of Appl. Phys. 1993. - № 42. -P. 1.

76. Melle S. Study of the dynamics in MR suspensions subject to external fields by means of optical techniques: aggregation processes, structure formation and temporal evolution: PhD Thesis. Madrid (Spain), 2004. - 178 p.

77. Midé Magnetostrictive Actuators: Catalog / Midé Technology Corporation. Boston (USA), 2004 - 5 p.

78. Nelson J.E. Design Concepts for the California Extremely Large Telescope // Proc. of SPIE. 2000. - Vol. 4004. - P. 282-289.

79. Nielsen, L.E. Polymer Rheology. — New York: Marcel Dekker. 1977. -267 p.

80. Odenbach S. Magnetoviscous effects in ferrofluids.— Berlin: Springer, 2002.-151 p.

81. Odenbach S. Ferrofluids: Magnetically Controllable Fluids and Their Applications. New York: Springer-Verlag, 2002. - 251 pp.

82. Ossart F., Meunier G. Comparison between Various Hysteresis Models and Experimental Data // IEEE Trans. Mag. 1990. - № 26(5). - P. 2837 2839.

83. Pähl M. Praktische Rheologie der Kunststoffe und Elastomere. Dusseldorf: Verlag, 1991.-438 p.

84. Parameters of loop controlled magnetic rheology drive for segmented large mirror / E.A. Deulin, V.P. Mikhailov, O.N. Eliseev et al. // Proc. of SPIE. 2000. -Vol. 4003. - P.303-310.

85. Preumont A. Vibration control of active structures.- Dordrecht (Netherlands): Kluwer Academic Publishers, 1997. 259 p.

86. Richter R., Biasing J. // Rev. Sei. Instrum. 2001. - № 72. - P. 1729.

87. Rosensweig R.E. On magnetorheology and electrorheology as states of unsymmetric stress // J. of Rheology. 1995. - № 39(1). - P.179 - 192.

88. Shahnazian H., Odenbach S., Controlled shear stressed rheological investigations of ferrofluis // Recent Development in Ferrofluid Research: Book of Abstracts of Euromech Colloquium 470. Dresden (Germany), 2006. - P. 65-66.

89. Shimokohbe A. The development of Nano-meter positioning technology in Japan // ICAMT'99: Proc. of conference. Xi'an (China), 1999. - P. 83-87.

90. Shkel Y.M., Klingenberg D.J.Magnetorheology and magnetostriction of isolated chains of nonlinear magnetizable spheres // J. of Rheology. 2001. - № 45(2). - P. 351 -368.

91. Spencer B.F., Dyke S.J., Carlson J.D. Phenomenological Model of a Magnetorheological Damper // ASCE J. of Engineering Mechanics. 1997. - № . 123-P. 230-238.

92. Stewart D. A platform with six degrees of freedom // Proc Inst. Mech. Engn. -1965.- Vol.180 (15).-P.371-378.

93. The proposed 50 m Swedish Extremely Large Telescope/ Andersen T., Ardeberg A., Beckers J. et. al. // Proc. Backaskog Workshop on Extremely Large Telescopes. 1999. -P. 72-82.

94. Three-Axis Fiber-to-Lens Alignment: Application note TA004 / Mells Griot Co. New York (USA), 2003. - 7 p.

95. VSM System Hardware. 7400 Series: Reference Manual / Lake Shore. -Ohio (USA), 2004 108 p.

96. Weber A. Positioning for fiber optics assembly Электронный ресурс. // Assembly Magazine. 11.7.2001. - Режим доступа: http://www.assemblvmag.com/CDA/Archives/785a8a566b5c9010 Vgn VCM10000 0f932a8c0 свободный

97. Wereley N.M., Pang L., Kamath G.M. Idealized Hysteresis Modeling of Electrorheological and Magnetorheological Dampers // J. Intelligent Material Systems and Structures. 1998. - № 9(8). - P.642 649.

98. Witten Т.A., Sander L.M. Diffusion-limited aggregation, a kinetic critical phenomenon // Phys. Rev. Lett. 1981. - № 47. - P. 1400.

99. НИР «РАЗРАБОТКА ПРЕЦИЗИОННО ПЕРЕМЕЩАЕМОГО УЗЛА ДВУХДИСКОВОГО ВЫВОДА ЭНЕРГИИ ГИРОТРОНА С ВЫВОДОМ ДАННЫХ НА УПРАВЛЯЮЩИЙ КОМПЬЮТЕР»

100. В результате НИР, проведенной при участии Борина Дмитрия Юрьевича, студента дипломника МГТУ им. Баумана, выполнены следующие работы:

101. Научный руководитель ЗАО НПП «Гиком-М»

102. Мясников В.Е. Ничипоренко В.О.

103. Главный специалист ЗАО НПП «Гиком-М»,