基于MAPLESIM的高精度线振动台控制与试验技术研究

发布时间：2017-05-16 11:26

  本文关键词：基于MAPLESIM的高精度线振动台控制与试验技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：PIGA(摆式积分陀螺加速度计)是一种用于测量加速度的惯性仪表,研究其误差建模和测试技术对于提高其测量精度具有重要意义。对于PIGA误差模型系数的测试标定,常用的测试试验有重力场试验、精密离心机试验和高精度线振动台试验。其中,重力场试验只能提供1g范围以内的输入加速度,无法激励出二次项系数;精密离心机试验非常复杂、误差源多、测试时间长、试验成本高,不适合广泛性的分析研究。因此,研究高精度线振动台试验技术具有重要意义。目前,在我国有关高精度线振动台的研制与相关控制、试验测试方法和技术的研究报道很少。本文是国内首次借助于功能强大的多领域复杂系统建模仿真工具Maple Sim,通过一种全新的物理建模方法建立满足性能指标要求的PIGA模型和高精度线振动台模型,采用谐波幅相自适应控制思想研究高精度线振动台的控制问题,通过对所建PIGA模型和高精度线振动台模型进行组合来研究PIGA的高精度线振动台试验技术。论文的主要研究内容如下:研究基于Maple Sim的PIGA建模方法。首先对Maple Sim的工作界面、特点、常用建模元件和基本应用等内容进行分析归纳,熟悉Maple Sim的应用。然后研究PIGA的结构、工作原理、动力学模型、传统建模方法及其缺点,为PIGA建模方法研究奠定理论基础。最后从物理元件的选取组合及参数设置、伺服回路调试与选取、模型3-D视图与功能验证三个方面研究基于Maple Sim的PIGA建模方法,并得出满足应用条件且性能优良的PIGA模型。研究基于Maple Sim的高精度线振动台控制问题。首先研究高精度线振动台的工作原理,并对高精度线振动台周期性扰动问题进行了分析。然后研究HAPAC控制策略对周期性干扰进行控制补偿,并对补偿效果进行Simulink仿真验证,为研究基于Maple Sim高精度线振动台控制问题奠定的理论基础。最后利用Maple Sim建立高精度线振动台模型,通过控制补偿子系统和误差子系统研究其控制问题,并获得满足高精度线振动指标要求高精度线振动台模型。研究基于Maple Sim的高精度线振动台试验技术。首先研究PIGA模型方程并进行PIGA重力场测试试验,标定PIGA模型方程的零次项和一次项系数;然后进行PIGA高精度线振动台测试试验,并通过整周期积分法和幅值均值法两种方法对试验数据进行处理,完成对PIGA模型方程二次项系数的标定;最后对重力场试验和高精度线振动台试验的测试标定结果进行对比分析。试验技术研究积累了重要的试验方法和经验,为推动高精度线振动台测试技术研究提供了有价值的参考。
【关键词】：MapleSim 线振动台 PIGA 误差模型系数
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB534.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题的背景和意义9-10
• 1.2 MapleSim软件平台10-14
• 1.3 高精度线振动台及其试验技术14-15
• 1.4 国内外研究现状15-16
• 1.5 论文的主要研究内容16-18
• 第2章MapleSim及PIGA建模方法研究18-50
• 2.1 MapleSim简介18-24
• 2.1.1 MapleSim的工作界面及应用特点18-21
• 2.1.2 MapleSim的应用实例21-24
• 2.2 PIGA工作原理及其传统建模方法24-35
• 2.2.1 PIGA结构与工作原理24-26
• 2.2.2 PIGA动力学模型26-34
• 2.2.3 PIGA传统建模方法及其缺点34-35
• 2.3 基于MapleSim的PIGA建模方法35-48
• 2.3.1 物理元件的选取组合及参数设置36-43
• 2.3.2 伺服回路调试与选取43-47
• 2.3.3 模型 3-D视图与功能验证47-48
• 2.4 本章小结48-50
• 第3章 基于MapleSim的线振动台控制问题研究50-67
• 3.1 高精度线振动台动力学原理50-52
• 3.1.1 高精度线振动台工作原理50-51
• 3.1.2 高精度线振动台力学分析51-52
• 3.2 高精度线振动台的控制策略52-58
• 3.2.1 HAPAC原理53-55
• 3.2.2 HAPAC的Simulink仿真55-58
• 3.3 基于MapleSim高精度线振动台仿真研究58-66
• 3.3.1 线振动的MapleSim实现58-62
• 3.3.2 高精度线振动台的MapleSim模型62-64
• 3.3.3 控制系统仿真研究与分析64-66
• 3.4 本章小结66-67
• 第4章 基于MapleSim的高精度线振动台试验技术研究67-82
• 4.1 基于MapleSim的PIGA的重力场测试与分析67-69
• 4.2 基于MapleSim的高精度线振动台测试试验69-74
• 4.2.1 试验模型与方案70-72
• 4.2.2 测试试验与结果保存72-74
• 4.3 试验数据处理方法研究与PIGA模型系数标定74-81
• 4.3.1 整周期积分法74-77
• 4.3.2 幅值均值法77-80
• 4.3.3 PIGA模型系数标定80-81
• 4.4 本章小结81-82
• 结论82-83
• 参考文献83-87
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其他研究成果87-89
• 致谢89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 马洁美;滕云田;左爱斌;范晓勇;张炼;;加速度谐波失真度对速度型地震计振动台标定的影响[J];地震学报;2014年06期

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1 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

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本文编号：370735