液压角振动台信号处理方法的研究

论文摘要

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。通常使用的振动台有机械式振动台、液压式振动台和电动式振动台三种振动台。其中电液伺服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。本文把振动台的信号分为正弦信号和随机信号。首先阐述了正弦信号和随机信号的分离方法。然后,用功率谱再现方法来控制随机信号,分析了功率谱再现随机振动的整个过程,先运用仿真的手段分析振动效果,而后通过试验来验证阐述的理论。建立了完整的阀控马达系统的数学模型。在将伺服阀简化为比例环节的基础上,建立了阀控马达伺服系统的简化模型。针对简化模型分析了系统的稳定性、系统频宽、控制精度与系统参数的关系,在控制策略上设计了带前馈的复合控制方法。针对液压控制系统非线性大的问题,引入了迭代学习控制。本文对迭代学习控制的基本原理进行了阐述。分析说明了开环和闭环两种迭代学习控制的结构及其优缺点。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。设计了针对振动台的迭代控制算法。对带迭代学习的控制和带前馈的控制效果进行了仿真比较。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 振动试验台概述
• 1.3 振动台国内外发展概况
• 1.4 论文的主要研究内容
• 第二章 振动台电液位置伺服系统的建模与控制
• 2.1 引言
• 2.2 控制系统数学模型的建立
• 2.2.1 伺服马达—负载的传递函数
• 2.2.2 电液伺服阀的传递函数
• 2.2.3 伺服放大器和反馈测量元件的传递函数
• 2.2.4 阀控马达位置伺服系统的传递函数及模型简化
• 2.3 单通道电液位置伺服系统性能分析
• 2.3.1 系统稳定性分析
• 2.3.2 单通道位置伺服系统频带分析
• 2.4 振动台电液位置伺服系统的设计
• 2.4.1 控制系统结构原理模型的建立
• 2.4.2 加速度环的分析与设计
• 2.4.3 速度环的分析与设计
• 2.4.4 位置环的分析和设计
• 2.4.5 复合控制策略
• 2.5 本章小结
• 第三章 振动台随机信号的控制
• 3.1 振动台输入信号概述
• 3.2 正弦信号和随机信号的分离
• 3.3 随机信号控制问题
• 3.3.1 功率谱估计的问题
• 3.3.2 功率谱均衡处理
• 3.3.3 相位随机化
• 3.3.4 时域随机化
• 3.4 本章小结
• 第四章 正弦信号的控制
• 4.1 正弦信号的控制概述
• 4.2 迭代学习的引入
• 4.3 迭代学习控制的数学描述
• 4.4 开、闭环迭代学习控制
• 4.5 学习速度
• 4.6 算法的应用步骤
• 4.7 计算机实现
• 4.8 加入迭代学习和原复合控制的仿真比较
• 4.9 本章小结
• 第五章 实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 试验系统构成
• 5.2.1 控制系统硬件设计
• 5.2.2 控制系统软件设计
• 5.3 控制算法简介
• 5.3.1 PID 控制器原理
• 5.3.2 常用数字 PID 控制算法
• 5.3.3 PID参数的整定
• 5.4 随机振动和正弦振动试验
• 5.4.1 随机振动试验
• 5.4.2 输入信号为正弦信号时的试验
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢