重载激振台的多模态谐振装置及其控制算法研究

发布时间：2021-09-09 17:27

　　军用车载装备,尤其是含有炮塔的机动火炮,在运输、作战过程中会受到剧烈的振动冲击,造成设备故障。为此,需要在样机试制完成后,对其进行振动测试,再现炮塔机构在实际工况下的振动情况,发现潜在故障,通过故障排查,提高装备的可靠性。本课题围绕供炮塔振动试验用激振装置的设计目标中宽频（0.1～400Hz）、重载（18t）、高振幅（80mmm）等特性,提出利用电磁激振串联液压激振的总体方案,并针对其设计过程中遇到的关键技术展开研究。针对系统在交越频率10Hz附近持续激振时,输入功率高达1.1MW,则液压站功率需高于1.1MW,本文提出在宽频范围内利用谐振的方法来提高效率,降低系统所需输入功率,设计了一种可变刚度的宽频谐振机构。建立了双喷嘴挡板伺服阀、液压缸和谐振机构的数学模型以及Simulink仿真模型,分析了系统的开环特性,发现含有谐振机构的系统以恒定振幅在10Hz附近振动时,激振力降低为不含谐振机构的1/2,即所需输入功率降低一半,达到了预期设计目标。针对液压系统的滞后特性,本文中采用基于零相差前馈补偿的PID控制方法,提高了系统的正弦跟踪性能。设计并搭建了包含谐振机构的液压实验系统,定量分析了... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 激振器研究现状
        1.2.1 振动台分类
        1.2.2 国外研究现状
        1.2.3 国内研究现状
    1.3 谐振技术的应用
    1.4 本文主要研究内容
第2章 振动台指标分析及总体设计
    2.1 引言
    2.2 技术指标分析
        2.2.1 指标分析
    2.3 系统消耗功率计算
    2.4 实现难点及解决方案
        2.4.1 实现难点
        2.4.2 解决方案
    2.5 本章小结
第3章 物理模型设计
    3.1 谐振机构设计及优化
        3.1.1 ADAMS简介
        3.1.2 变刚度机构设计
        3.1.3 谐振机构设计
        3.1.4 谐振机构优化
    3.2 电磁激振器设计
        3.2.1 两自由度振动系统
        3.2.2 激振器设计
        3.2.3 结构优化
    3.3 台体动态设计
        3.3.1 动态设计方法
        3.3.2 实际台体动态优化
        3.3.3 缩小模型分析
    3.4 本章小结
第4章 谐振机构和电磁激振器特性分析
    4.1 谐振机构动态特性分析
        4.1.1 等效刚度计算
        4.1.2 MATLAB/Simulink仿真分析
    4.2 电磁激振器动态特性分析
        4.2.1 吸力特性分析
        4.2.2 动态特性分析
    4.3 本章小结
第5章 系统仿真与控制
    5.1 液压系统建模
        5.1.1 伺服阀建模
        5.1.2 液压缸建模
        5.1.3 液压系统模型
    5.2 系统仿真与参数优化
        5.2.1 系统仿真
        5.2.2 参数优化
        5.2.3 达到的效果
    5.3 PID控制
        5.3.1 PID控制原理
        5.3.2 控制参数分析
    5.4 前馈PID控制
        5.4.1 零相差控制原理
        5.4.2 前馈控制器设计
        5.4.3 仿真测试
    5.5 本章小结
第6章 实验测试与分析
    6.1 实验系统介绍
        6.1.1 实验测试系统
        6.1.2 控制系统硬件及软件
    6.2 变刚度机构静态测试
        6.2.1 板簧设计
        6.2.2 机构刚度测定
    6.3 含谐振机构的液压系统动态测试
        6.3.1 扫频测试
        6.3.2 定频测试
    6.4 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于零相差前馈跟踪的中密度纤维板连续热压系统PID控制[J]. 刘亚秋,朱良宽,黄晓舟,石广宇,曹军.  东北林业大学学报. 2014(06)
[2]多自由度振动台的发展与控制技术[J]. 韩俊伟,张连朋.  液压与气动. 2014(01)
[3]中国造出70吨级推力振动台 指标超越长征五号需求[J].   中国军转民. 2013(08)
[4]正弦振动的数学描述与试验技术[J]. 肖荣军,陈贵如.  环境技术. 2013(03)
[5]大比例缩尺模型振动台试验及有限元分析[J]. 姜忻良,邓振丹,韩阳,韩宁.  天津大学学报. 2013(02)
[6]步兵战车炮塔振动仿真[J]. 刘全胜,王帅帅,高玉水,李培富.  兵工自动化. 2012(12)
[7]电液振动台控制系统的现状与发展[J]. 万凯,王萍,朱冬云.  仪器仪表用户. 2012(04)
[8]振动机械动态设计概述[J]. 李善,朱根柱,朱建中.  无线互联科技. 2012(07)
[9]基于零相差PID控制器的深度模拟器仿真[J]. 李宝仁,潘成梁,杜经民.  华中科技大学学报(自然科学版). 2012(06)
[10]大型机械结构的分层动态优化方法[J]. 秦仙蓉,蔡敏,廖鑫,李永凤,张氢,孙远韬.  振动.测试与诊断. 2012(02)

博士论文
[1]基于DSP的液压振动台功率谱复现研究[D]. 张兵.哈尔滨工业大学 2013
[2]液压振动台高精度正弦振动的控制策略研究[D]. 赵勇.哈尔滨工业大学 2009

硕士论文
[1]共振式重载液压振动台结构优化及模型控制研究[D]. 周兴华.吉林大学 2014
[2]重载多模态电磁激振器的特性分析及逆模型补偿研究[D]. 冯晶.吉林大学 2014
[3]谐振式材料疲劳试验系统振动载荷的模型预测控制技术研究[D]. 云艳.浙江工业大学 2012
[4]细长柱动力二阶效应非线性分析及振动台试验设计[D]. 舒启军.重庆大学 2011
[5]影响双喷嘴挡板伺服阀性能的主要结构参数研究[D]. 李楠.燕山大学 2009
[6]机床结构动态设计与优化关键技术研究与应用[D]. 颜华生.厦门大学 2008



本文编号：3392494