科研教育用振动台系统若干关键技术研究

论文摘要

本文从理论和实验两方面分析研究了科研教育用振动测量系统的运动部件的动特性分析,硬件系统的设计,控制算法及其实现等关键技术问题。具体的内容有:第一章介绍了国内外振动台的发展现状和发展趋势,指出了振动台开发的难点,并提出了科研教育用振动测量系统开发的意义及需要解决的问题,最后给出了本论文的主要研究内容。第二章研究分析了科研教育用振动台的动力学特性,提出了振动台运动部件设计中遇到的问题和相应解决办法,并利用有限元进行了运动部件的模型建立、动态分析。第三章分析研究了科研教育用振动台的硬件组成,介绍了可以实现各种软件控制功能的工控机系统以及具有自保护功能的振动台功放驱动系统,并进行了实际的硬件设计和改进。第四章研究分析了实现振动台控制的软件需求,介绍了定频、扫频、随机等控制技术以及基于系统辨识的PID控制算法,并进行了软件设计。第五章分析研究了易出现波形失真的振动台低频段特性,提出了低频段的新算法,利用控制系统对振动台低频段进行了实验分析。第六章分析了振动台工作的各项数据结果,总结了本课题的一些研究成果,并对进一步研究提出了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 振动台实验系统研究背景及现状
• 1.1.1 振动台发展背景概述
• 1.1.2 国外振动台研究现状
• 1.1.3 国内振动台研究现状
• 1.2 振动台的种类及其应用
• 1.2.1 振动台分类
• 1.2.2 振动台的应用领域
• 1.3 振动台研究现状评述和课题引出
• 1.4 科教用振动台技术难点
• 1.5 论文的研究方法和主要内容
• 第二章 振动台动力学特性研究
• 2.1 振动台总体结构
• 2.2 设计原则
• 2.3 动圈动力学特性分析及提高固有频率、提高推力的方法
• 2.3.1 动圈的动力学模型
• 2.3.2 提高振动台动圈固有频率的方法
• 2.3.3 提高推力的方法
• 2.4 动圈固有频率FEM分析
• 2.4.1 振动台动圈结构
• 2.4.2 振动台动圈有限元模型
• 2.4.3 有限元仿真结果
• 2.5 小结
• 第三章 振动台系统硬件设计
• 3.1 概述
• 3.2 工控机系统
• 3.3 功率放大器系统
• 3.3.1 功率放大电路
• 3.3.2 数显模块
• 3.3.3 保护模块
• 3.4 小结
• 第四章 振动台系统软件设计
• 4.1 概述
• 4.2 系统控制算法实现
• 4.2.1 系统辨识
• 4.2.2 分段PID控制算法
• 4.3 系统软件设计
• 4.3.1 系统辨识
• 4.3.2 正弦控制
• 4.3.3 随机控制
• 4.4 小结
• 第五章 振动台低频控制新算法
• 5.1 低频控制算法
• 5.2 科研教育用振动台低频段分析
• 5.2.1 低频段波形失真
• 5.2.2 谐波校正
• 5.2.3 相位差的计算
• 5.2.4 波形校正程序实现
• 5.3 结果分析
• 5.4 小结
• 第六章 科研教育用振动台测试结果与展望
• 6.1 振动台控制系统的测试
• 6.1.1 概述
• 6.1.2 测量方法
• 6.1.3 测量结果
• 6.2 结论与展望
• 6.2.1 结论
• 6.2.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间撰写的论文
• 附录