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三轴液压角振动台的控制研究

作　者: 靳蒙
导　师: 吴盛林；袁立鹏
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 角振动台 迭代学习 解耦
分类号: TB534.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


振动台是一种在实验室内提供典型振动条件或模拟再现环境、用以检验和评价各类工程装置及设备机械力学性能的标准试验设备。其中三轴液压角振动台作为一种独特的振动环境模拟设备在导弹、火箭、卫星等国防工业的发展中有独特的作用。三轴液压角振动台是一个十分复杂的非线性系统,采用单纯的PID控制技术,控制精度不能达到要求。为了使系统的输出能很好的复现期望的响应信号,本文引入了迭代学习控制算法的非线性控制策略,通过对驱动信号的不断校正有效地抑制周期性的干扰,减小系统输出与期望的响应信号之间的偏差。针对控制系统的稳定性以及迭代学习的收敛性,提出了复合迭代学习控制的方式,并从频域角度给出了其收敛性条件。本文分别针对三轴角振动台的内框以及单轴角振动台系统建立了完整的阀控马达系统的数学模型。在对阀控马达电液位置伺服系统合理简化的基础上进行了复合迭代学习控制器的设计。通过分析系统的稳定性、系统频宽和控制精度,设计了加速度反馈、微分前馈以及迭代学习控制器。有效提高了系统的综合性能。在所建模型的基础上,通过仿真分析,指出系统耦合是随着输入信号的频率、幅值增大而增大的,并且频率对耦合的影响要大于幅值对耦合的影响。本文用逆系统的解耦方法对其进行了解耦设计,得到一个线性模型,这样就可以用线性系统理论对其进行分析和设计。最后本文对单轴角振动台试验系统进行了实验研究,实验结果表明,所设计的单轴角振动台试验系统及本文所提出的控制策略可以达到设计要求。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 课题来源及研究目的和意义  10
  1.2 振动台的应用与发展  10-12
  1.3 振动台的国内外研究现状  12-14
  1.4 三轴角振动台的特点  14-15
  1.5 本论文主要工作  15-16
第2章 单通道电液位置伺服系统建模及性能分析  16-24
  2.1 引言  16
  2.2 系统数学模型的建立  16-20
    2.2.1 伺服马达—负载的传递函数  16-18
    2.2.2 电液伺服阀的传递函数  18
    2.2.3 伺服放大器和反馈测量元件的传递函数  18-19
    2.2.4 阀控马达位置伺服系统的传递函数及模型简化  19-20
  2.3 单通道电液位置伺服系统性能分析  20-23
    2.3.1 系统稳定性分析  20-21
    2.3.2 单通道位置伺服系统频带分析  21-22
    2.3.3 电液伺服系统精度分析  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第3章 三轴角振动台的迭代学习控制  24-29
  3.1 引言  24
  3.2 迭代学习控制的基本原理  24-26
  3.3 开环和闭环迭代学习控制  26-27
  3.4 复合迭代学习控制器  27-28
  3.5 本章小结  28-29
第4章 角振动台电液位置伺服系统的设计与仿真  29-43
  4.1 系统参数计算与结构简化  29-30
  4.2 反馈加前馈的控制器设计  30-35
    4.2.1 加速度反馈的分析与设计  30-31
    4.2.2 位置闭环的分析与设计  31-33
    4.2.3 微分前馈的分析与设计  33-35
  4.3 迭代学习控制器的设计  35-36
  4.4 单轴角振动台的控制器设计  36-40
    4.4.1 参数计算与结构简化  36-38
    4.4.2 系统的控制器设计  38-40
  4.5 角振动台迭代学习控制系统的仿真研究  40-42
    4.5.1 三轴角振动台频率特性仿真分析  40-41
    4.5.2 单轴角振动台频率特性的仿真分析  41-42
  4.6 本章小结  42-43
第5章 三轴角振动台解耦问题研究  43-51
  5.1 引言  43
  5.2 三轴角振动台的耦合分析  43-47
    5.2.1 系统状态方程推导  43-45
    5.2.2 耦合对系统的影响  45-47
  5.3 角振动台解耦问题研究  47-50
    5.3.1 系统的可解耦性  47-49
    5.3.2 系统的解耦设计  49-50
  5.4 本章小结  50-51
第6章 试验研究  51-61
  6.1 引言  51
  6.2 试验系统构成  51-54
    6.2.1 控制系统硬件设计  52-53
    6.2.2 控制系统软件设计  53-54
  6.3 PID 型控制算法简介  54-56
    6.3.1 PID 控制器原理  54
    6.3.2 常用数字PID 控制算法  54-55
    6.3.3 PID 参数的整定  55-56
  6.4 电液位置伺服系统的主要性能测试及振动实验  56-60
    6.4.1 电液位置伺服系统性能测试  56-57
    6.4.2 振动实验  57-60
  6.5 本章小结  60-61
结论  61-62
参考文献  62-67
致谢  67

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 声学工程 > 振动、噪声及其控制 > 噪声发生器与振动发生器 > 振动发生器、振动台及其分析
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