电液伺服振动台加速度谐波抑制

由于电液伺服振动台中存在着伺服阀死区、连接铰间隙和摩擦力以及液压缸摩擦力等非线性因素,导致振动台在正弦信号激励下,其加速度响应信号中存在高次谐波失真现象。在对死区、间隙、摩擦补偿相关文献的研究基础上,针对加速度信号中的高次谐波,提出了基于自适应陷波器技术的自适应谐波抑制策略。其参考信号频率为要抑制的谐波频率,利用最小均方自适应滤波算法,根据输入加速度信号与反馈加速度信号间的误差信号,实时在线调整自适应滤波器的权值。参考信号经过自适应滤波器的加权作用,得到自适应滤波器的输出,它是一个谐波复制信号,并与输入加速度信号相加,以抑制输出加速度信号中的谐波,进而使总谐波失真度大大降低。     

基于三状态控制的电液伺服加速度控制策略

电液振动台是一种广泛用于模拟被试件实际所处力学环境的振动测试设备,加速度波形复现的精度直接决定测试结果,然而,摩擦、被试件柔性因素、参数不确定性、未建模特性等系统非线性因素,都会降低加速度波形复现精度。利用MATLAB与AMESim软件建立了电液振动台系统联合仿真模型,提出并设计了三状态控制器用以提高加速度波形复现精度,并对系统进行了仿真分析;最后,搭建了电液振动台试验台,对提出的控制器进行了实验验证。仿真与实验结果表明,三状态控制器有效提高了加速度波形复现精度。     

电液振动台加速度随机振动控制

随机振动模拟试验通过时域波形再现非平稳的振动环境,广泛应用于各类产品的可靠性检测。电液振动台是大型结构件进行模拟试验的关键设备,在随机振动环境下,传统三状态控制器无法同时消除电液振动台干扰力与模型不确定性的影响,以单轴电液振动台作为控制对象,利用滑模控制策略,抑制电液振动台系统在随机振动环境中不确定干扰力的影响,利用自适应逆控制器补偿模型不确定性问题,实现振动台加速度随机振动控制。通过MATLAB/Simulink对该复合控制策略进行随机振动仿真分析,验证控制策略的有效性。     

电液振动台正弦运动控制方法

为提高正弦振动模拟试验的控制精度,针对电液振动台受不确定干扰力影响的问题,以单轴电液振动台作为控制对象,使用滑模控制抑制不确定干扰力对正弦振动控制精度的影响,同时加入最小控制综合(Minimal Control Synthesis,MCS)算法补偿系统在考虑伺服阀动态后滑模控制器的不足,结合三状态控制实现加速度控制。通过MATLAB/Simulink建立控制策略仿真模型进行仿真分析。结果表明:该复合控制策略可以有效抑制干扰力影响并且提高正弦振动控制精度。     

电液振动台参数化前馈逆补偿控制策略研究

为了提高电液振动台的波形复现精度,提出一种参数化前馈逆补偿控制策略。首先利用频域辨识算法辨识出振动台在三状态控制下的参数化闭环传递函数,然后运用零幅值跟踪技术设计出稳定可靠的非最小相位系统逆模型,接着基于离线设计的逆模型构建了参数化前馈逆补偿控制并进行了实验研究。实验结果表明,采用参数化前馈逆补偿控制策略与三状态控制相比具有更高的波形复现精度。     

基于最近邻均匀设计神经网络逆模型的电磁标准振动台谐波控制方法研究

针对低频电磁标准振动台输出振动受刚度非线性影响而产生严重谐波失真问题,首先基于非线性特性幂级数等效原理,分析了输出振动的加速度失真特性。然后,为克服振动台逆模型辨识样本传统均匀采样法存在的效率低及精度差等问题,提出了最近邻均匀设计输入输出样本提取方法,由均匀设计法在传统采样点中选择小样本数据集,再依据近邻法将不能准确辨识的其他样本点加入数据集,构成最优训练样本集。进一步,辨识得到待控制振动台的神经网络逆模型,将其与原振动台模型串联后构建了谐波失真开环控制系统。最后,仿真及实验分析表明,神经网络控制可将整个工作频段内不同位移幅值振动加速度失真控制在标准要求的2%以内,而提出的最近邻均匀设计样本优化神经网络控制具有更优的谐波失真抑制效果。     

校准用低频垂直向振动台的研究

对测振传感器进行相对校准或绝对校准,都要求作校准用的振动标准装置中的振动台能提供波形近于理论上正弦的振动运动。根据有关研究报告分析,由振动台台面加速度波形失真引起的加速度校准误差△d_a=±0.36da,其中da为台面加速度失真以百分数计。考虑到振动标准装置的总校准误差还和许多别的因素有关,因此一般均规定波形失真度的数值不大于整个标准装置的校准精度。例如,校准精度为≤±2％时,在装置中工作的振动台的加速度波形失真应不大于2％。     

基于动力学模型前馈的液压振动台控制

由于液压振动台通常存在较严重的非线性和外界干扰,传统三状态控制器设计需在跟踪精度和稳定性之间做出权衡,系统难以获得良好的控制性能。以8条液压缸驱动的冗余振动台为研究对象,建立系统运动学和动力学数学模型。利用动力学逆模型预测各伺服阀阀口开度并加以前馈,以补偿非线性因素影响,结合三状态反馈控制,实现对加速度信号跟踪。采用MATLAB/Simulink和ADAMS软件搭建控制系统模型,仿真表明,该方法可有效提高加速度波形复现精度,具有良好的控制性能。     

六自由度电液振动台自抗扰控制方法

电液振动平台易于实现低频大位移、大推力的振动激励,对于大型结构或试件的振动模拟试验具有重要价值。在工作环境中,常规的三状态控制器无法补偿由柔性基础及干扰力引起的扰动,其控制精度受到限制。为提升系统的跟踪精度,采用自抗扰控制器控制六自由度电液振动平台。对单个阀控缸机构设计自抗扰控制器后,结合三状态顺馈、位姿正解与雅可比矩阵完成对平台的加速度控制。通过位姿阶跃响应,加速度正弦运动及频率特性仿真,证明自抗扰控制方法对六自由度电液振动台具有更好的控制效果。     

高频电液振动台谐振特性研究

传统电液振动台的工作频率受伺服阀频宽的制约难以提高到较高的水平,为了解决这一难题,提出一种由2D激振阀和数字伺服阀联合控制差动式液压缸所构成的新型高频电液振动台,旨在大幅提高电液振动台的振动频率。阐述了高频电液振动台的工作原理并建立其数学模型,利用Simulink构建了系统仿真模型,对高频电液振动台在谐振点工作时的振动波形进行了仿真研究。为了验证理论分析以及高频电液振动台在谐振点时实际输出的振动波形,设计了高频电液振动台并进行了实验研究。实验结果表明:高频电液振动台的振动频率由2D激振阀阀芯的转速决定,当2D激振阀的激振频率与电液振动台的固有频率相等时,振动台输出的幅值会被突然放大(即产生谐振现象),过了谐振点后振动台输出的幅值则会快速下降。     

Acceleration tracking control combining adaptive control and off-line compensators for six-degree-of-freedom electro-hydraulic shaking tables

An electro-hydraulic shaking table (EHST) is an essential experimental facility to simulate in real-time actual vibration situations. An adaptive controller combined with off-line compensators is proposed to improve the acceleration frequency bandwidth and tracking accuracy of a six-degree-of-freedom (6-DOF) EHST. A servo controller has been employed to implement acceleration closed-loop and coordinate control of the 6-DOF EHST. A recursive extended least-squares algorithm is employed to identify acceleration closed-loop transfer functions and a zero-phase-error tracking controller is used to design off-line inverse model compensators using the identified transfer functions. However, the off-line compensators cannot compensate in real-time varying dynamics of the 6-DOF EHST; so an online adaptive controller with a least-mean-squares (LMS) algorithm based on a delay compensator is employed. The proposed controller combines advantages of the off-line compensators and the online adaptive controller, which guarantees both a fast rate of convergence of the LMS algorithm and high-fidelity acceleration tracking accuracy of the 6-DOF EHST. Some experimental studies have been conducted on a 6-DOF EHST and experimental results show that acceleration tracking control performances, including the rate of convergence of the LMS algorithm and acceleration tracking accuracy, have been improved compared to a conventional three-variable controller and adaptive controllers.     

Modeling and controller design of a shaking table in an active structural control system

The purpose of this paper is to develop an approach to improve the tracking characteristics of a small-scale shaking table, which is used in an active structural control system. Firstly, the active control experimental system is briefly described. Then, a system dynamic model is constructed, which integrates hydraulic actuator system and a three-floor test structure mounted on the shaking table. Due to low natural frequency and small damping, the small-scale shaking table cannot meet the experimental requirements. Thus, three states control algorithm based on pole-assignment principle is applied for extending the acceleration bandwidth and improving system damping. Lastly, the experimental results prove that the new controller is effective.     

基于反馈与前馈的二自由度电液振动台复合控制

为提高电液位置伺服系统控制精度,以电液振动台为控制对象,针对电液伺服系统液压固有频率较低、阻尼比较小等特点,提出一种三状态反馈控制与前馈逆模型控制相结合的二自由度复合控制策略。利用加速度反馈和速度反馈分别提高位置闭环系统的液压动力机构的阻尼比和液压固有频率,以保证系统在稳定条件下拓展系统工作频率范围;前馈逆模型控制能够改善实验系统的动态响应特性,进一步拓展系统频宽,提高电液振动台波形复现精度。实验结果验证了提出的二自由度控制策略的有效性。     

带连杆六自由度并联振动台控制方法

对于并联运动平台,将液压缸体固定,由轻量化连杆传递运动可降低液压缸运动的惯性力和铰接处摩擦力。以一种带连杆的六自由度并联振动台为研究对象,基于位置正解算法提出带连杆六自由度振动台位姿控制策略。对振动台进行了运动学分析,通过局部坐标变换推导出位置正解计算方法。利用SimMechanics建立了带连杆六自由度振动台的动力学模型。结合PI控制器、雅克比矩阵以及正解算法,应用MATLAB/Simulink搭建了完整的闭环控制模型。最后通过阶跃响应与正弦响应仿真验证控制策略的有效性。