数字式电流相位同步控制器的研究

论文摘要

本课题是航天动力学环境试验设备技改工作的一部分。目前,我国大型航天器环境振动试验采用多振动台同步激励的试验系统来完成,电流相位/幅值同步控制器是并联双振动台同步控制系统中重要的组成设备之一。现有控制设备利用TRI-TEK　704D电流相位/幅值同步控制器在并联双振动台系统中进行动框电流反馈同步控制的方法。经过使用发现现有同步控制器在接近振动台的共振区和低频区时,驱动信号和反馈信号都很小,对幅值和相位的控制效果不能满足要求。如果双振动台输出反相时,就会造成试验设备、试验产品损坏,为确保双振动台同步运行,解决试验中出现的问题,为同步控制器提供备份,以及为我国自主研制并联多振动台同步控制器进行探索。通过本课题的研究和实际数据测试,研制工作获得如下结果:　1.提供详尽的测试数据,分析现有的TRI-TEK　704D电流相位/幅值同步控制器存在的一些不足之处,以及由此产生对并联双振动台系统所带来的安全隐患。　2.根据并联双振动台系统的数学原理与结构组成,确定研制数字式同步控制器控制方案的理论基础。　3.对同步控制的各种方法进行了分析,结合数字PID控制算法,率先采用计算机自动测量和控制技术,将基于PC的A/D和D/A板卡应用于航天器环境模拟试验的并联双振动台系统中,解决了同步控制器研制的问题。　4.改进系统软件、硬件,提高了控制器的安全性和增加了设备的工作可靠性。　5.研制过程中出现控制失稳,系统出现振荡现象,对如何确定同步控制器的D/A与系统参数的修正,提出了一种方法。　6.提出采用小型激振器模拟并联双振动台进行数字式电流相位同步控制器试验研究的方法,从而降低同步控制器在研制阶段的试验成本,并且避免同步控制器的不确定性给振动台造成损伤。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 航天器动力学环境试验
• 1.1.1 动力学环境试验
• 1.1.2 振动环境试验
• 1.2 航天器振动环境模拟试验
• 1.2.1 振动环境模拟试验的核心任务
• 1.2.2 振动模拟试验设备
• 1.3 同步控制器在并联激振系统中的应用
• 1.3.1 同步控制器与并联激振系统关系
• 1.3.2 同步控制器的应用举例
• 1.4 论文的主要工作
• 第二章 分析现有同步控制器的缺陷与关键技术探讨
• 2.1 并联激振系统同步控制器性能综合测试
• 2.2 关键技术的前期调研与设想
• 2.2.1 同步控制器研制的关键技术
• 2.2.2 PID 控制算法与控制器设计
• 2.2.3 同步控制器硬件选用与安全性考虑措施
• 2.2.4 同步控制器研制的初步设想
• 第三章 数字式同步控制器研制的理论基础
• 3.1 并联激振系统的结构模型
• 3.1.1 并联激振系统的结构组成
• 3.1.2 并联激振系统的垂直工作状态结构模型分析
• 3.2 并联激振系统的控制原理
• 3.2.1 并联激振系统控制方法
• 3.2.2 TRI-TEK 704D 同步控制系统
• 第四章 采用数字PID 控制算法基于PC 控制器的解决方案
• 4.1 系统硬件
• 4.1.1 外部设备的技术指标
• 4.1.2 数字同步控制器所需满足的技术指标
• 4.1.3 数字同步控制器硬件设计
• 4.1.4 数字同步控制器硬件构成
• 4.2 系统软件
• 4.2.1 系统软件的构成
• 4.2.2 系统软件的程序框图
• 4.2.3 信号相位/幅值的修正
• 4.3 数字PID 控制算法
• 4.3.1 反馈控制设计
• 4.3.2 控制器参数确定
• 4.3.3 PID 控制算法程序
• 第五章 激振器模拟并联激振系统的试验验证
• 5.1 激振器模拟试验方法的提出
• 5.1.1 同步控制器的初期调试
• 5.1.2 提出激振器模拟并联双振动台的试验研究方法
• 5.2 模拟试验方法的实施
• 5.2.1 模拟并联激振系统的试验研究方法
• 5.2.2 模拟试验研究
• 5.3 同步控制器可靠性和安全性措施
• 5.4 模拟试验的工作总结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果