电动振动台建模、辨识及控制技术研究

发布时间：2017-11-22 20:11

  本文关键词：电动振动台建模、辨识及控制技术研究

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【摘要】：振动测试平台作为一种激振设备,已经被广泛地应用在航空航天、车辆交通、建筑结构和工业自动化等众多工程领域,主要用于获取机械和电子产品零部件或装配体的结构强度、可靠性及稳定性等特性信息。其中电动振动台以其工作频段宽、波形易控制等诸多优点而备受青睐。振动平台主要技术指标就是对期望周期性振动输出力信号的高精度跟随复现。针对此问题的研究和理解,论文提出了一种基于三参量控制器的控制策略,以实现交流伺服电机驱动的电动振动台振动输出力高精度跟随控制。本课题研究项目获广东省科技计划项目(编号:2011A091101001,工业机器人核心技术研究及典型产品产业化)的支持。论文推导得到交流伺服电机驱动电动振动台的动力学模型。构建模型参数辨识的实验平台,采用递推最小二乘法辨识得到动力学模型参数。在此基础上,提出了振动输出力跟随控制的控制策略。该策略采用输出力、位移和速度三参量进行前馈和反馈控制,并且分别采用实数编码的遗传算法和自适应遗传算法对三参量前馈控制器增益进行整定。对整定结果进行对比和仿真验证,证明了自适应遗传算法收敛速度更快,而且得到的控制器增益控制效果更为理想。论文采用卡尔曼滤波器来估计三参量反馈信号中的速度信号,以此克服直接用位移差分获得速度信号所产生的量化噪声。基于加速度和位移信号的运动学方程,建立了用于速度估计的离散线性卡尔曼滤波器模型,验证了其稳定性,对模型中的过程噪声和观测噪声的方差进行了推导和计算。并采用稳态卡尔曼滤波增益代替时变增益的方法,从而提高程序运行效率。论文设计和研制了一套用于振动输出力跟随控制的电动振动测试平台,此平台控制器为德国倍福公司的CX9020嵌入式计算机。其中实时模块采用国际标准IEC61131-3的可编程序控制器编程语言开发,控制系统采样周期最小可达50微秒。传感模块包括电阻式线性位移传感器和电荷输出型压电加速度传感器,分别用于振动平台位移和加速度信号采集。完成了基于位移和加速度信号进行速度估计的实验,实验结果验证了采用卡尔曼滤波器理论能有效消除量化噪声。完成了基于三参量控制器的振动输出力跟随控制实验研究,实验结果证明了上述理论和算法的正确性和有效性。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB53

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 蒋晓刚;宓为建;;基于训练模拟器的座椅振动控制系统设计[J];中国工程机械学报;2004年03期

2 纪金豹;李振宝;唐贞云;倪志伟;;地震模拟振动台反馈控制系统的速度合成方法[J];北京工业大学学报;2012年07期

3 韩俊伟,于丽明,赵慧,王忠义;地震模拟振动台三状态控制的研究[J];哈尔滨工业大学学报;1999年03期

4 孙明;沈润杰;郭吉丰;朱春鹏;;基于系统辨识的宽频大尺寸振动台正弦扫频控制[J];机电工程;2008年06期

5 牛宝良;王珏;;液压振动台时域建模与仿真[J];装备环境工程;2010年06期

6 刘长青;李岳;陶俊勇;王考;;单锤气动式振动台系统建模方法[J];计算机仿真;2006年08期

7 李宁;那文波;柒丽娟;王宏亮;;一种提高电动振动台低频控制精度的方法[J];计算机应用与软件;2010年09期

8 李木国;刘于之;张群;王静;;电机伺服系统中的数字控制技术研究与实现[J];计算机测量与控制;2010年05期

9 宋玉;陈国鼎;马术文;;交流伺服进给系统数学模型研究及其仿真[J];机械;2010年07期

10 曹军;杨俊杰;应义淼;章雪峰;;交流伺服电动缸在地震模拟振动台中的应用[J];实验技术与管理;2011年04期

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 刘成;电液伺服道路模拟试验随机波形再现的时域控制[D];武汉理工大学;2002年

2 姚建均;电液伺服振动台加速度谐波抑制研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

3 赵勇;液压振动台高精度正弦振动的控制策略研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

4 杨志东;液压振动台振动环境模拟的控制技术研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

5 赵富;低频线振动台的重复控制研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

6 王向英;结构地震模拟振动台混合试验方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王聪;线性振动台控制系统加速度信号处理与摩擦问题研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

2 夏玲琼;基于神经网络的电液伺服地震模拟振动台的控制研究[D];湖南大学;2009年

3 邢红兵;高频振动平台电液集成控制器的参数优化[D];燕山大学;2011年

4 黄金勇;电液式振动台计算机控制系统的研究[D];重庆大学;2011年

5 王世鹏;基于IMAC400C的伺服系统控制算法设计与研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

6 齐晓军;航天器振动试验控制技术研究[D];国防科学技术大学;2011年

7 牛r，

本文编号：1215889