单轴液压角振动台振动控制研究

摘要

振动台是实验室内模拟真实的振动环境的重要试验设备，其中电液伺服角振动台作为一种独特的环境模拟设备在导弹、火箭、卫星等国防领域有着重要的作用。为了更真实的模拟实际的振动环境，只对电液伺服角振动台进行正弦振动控制已经无法满足要求，随机振动控制的研究在角振动控制技术领域显得越来越重要。
　　随机振动控制要求振动试验系统具有高频响性能，电液伺服角振动台的液压动力机构是阀控马达系统，而电液伺服阀控马达系统的固有频率较低，因此研究扩展阀控马达系统频宽的伺服控制方法对于随机角振动控制非常关键。本文针对单轴电液角振动台系统建立完整的阀控马达系统的数学模型，研究有效提高系统频宽的三状态控制策略，根据极点配置原理设计三状态控制器。并通过仿真分析验证三状态控制策略可以有效拓展系统频宽。
　　在随机振动控制中，仅依靠伺服控制提高系统频宽不能满足随机振动复现控制精度，主要是由于试验系统中存在的非线性和系统频宽拓展的局限性所致。要高精度复现随机振动形式，必须进行随机振动的复现迭代控制。本文重点分析了随机振动的波形复现迭代控制算法和功率谱复现迭代控制算法。在复现迭代算法中频响函数估计的精确程度对迭代结果有很大的影响，本文分析了传统的频响函数估计方法及其存在的问题，提出了一种基于自适应滤波原理的频响函数辨识方法，分析了自适应滤波原理，采用了改进的变步长自适应滤波算法－LMS算法。该频响函数辨识方法具有自适应滤波的特点，是一种能够随系统频率特性变化而实时调整的频响函数估计方法，并且不需要关注信号噪声的统计特性。本文分析了迭代过程中的响应谱估计、驱动谱修正和时域信号生成等，并对驱动谱修正做出了变系数的改进。最后通过仿真验证振动迭代控制理论的分析结论。
　　通过单轴电液角振动试验来验证本文的理论研究内容，单轴角振动试验主要包括了三状态控制器调试试验、频响函数辨识试验、波形复现控制试验和功率谱复现控制试验。

目录

单轴液压角振动台振动控制研究

RESEARCH ON VIBRATION CONTROL OF SINGLE-AXIS ELECTROHYDRAULIC ANGULAR VIBRATION TABLE

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题来源及研究的目的和意义

1.2 振动台概述

1.3 国内外研究状况

1.4 论文主要研究内容

第2章 单轴液压振动试验系统建模与控制策略

2.1 引言

2.2 液压系统动力机构模型建立

2.3 振动台控制策略

2.4 本章小结

第3章 振动控制中频响函数估计算法研究

3.1 引言

3.2 传统的频响函数估计

3.3 自适应滤波器

3.4 比较分析

3.5 仿真分析

3.6 本章小结

第4章 随机振动复现控制算法研究

4.1 引言

4.2 随机振动复现控制算法研究

4.3 仿真分析

4.4 本章小结

第5章 试验研究

5.1 引言

5.2 试验系统构成

5.3 控制算法实现简介

5.4 振动台调试试验

5.5 波形复现控制试验

5.6 功率谱复现控制试验

5.7 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢