并联驱动电液系统振动控制策略研究

针对并联驱动电液系统的内力耦合问题,建立了振动系统的动力学模型,分析了干扰耦合的产生原因。利用自由度分解实现了多个激振器的独立控制,通过内力反馈解耦控制消除系统在运行过程中产生的耦合内力。在此基础上,利用三状态控制器对系统进行加速度闭环控制,改善系统的动态特性;通过引入前馈逆模型控制策略拓展系统频宽,利用并联驱动电液试验台对振动控制策略进行实验验证,试验结果证明提出的控制策略能够提高振动控制精度。     

6自由度电液振动台控制策略研究

为提高6自由度电液振动台的控制精度,在传统6自由度控制回路中增加两路扭曲控制回路,采用扭曲控制策略控制平台振动。基于扭曲控制策略,对传统压力镇定控制器进行改进,将相互关联的8个参数缩减为2个相互独立的参数。正弦振动试验结果表明,采用扭曲控制策略能够明显改善振动台系统低频段的加速度均匀度和横向分量指标,改进后的压力镇定控制器能够有效削弱系统中各液压缸之间的内力。     

冗余驱动液驱振动台台阵系统内力分析及其抑制方法研究

冗余驱动振动台台阵系统误差不仅会造成单个振动台内力,也会使振动台之间产生台阵内力,这会减小系统的净出力,甚至损坏试件。首先应用冗余驱动并联机构动力学原理,分析冗余驱动振动台台阵系统内力的形成机理;建立台阵系统的内力耦合模型,推导系统的机械安装误差、位移测量误差和伺服阀零偏三种主要误差因素与振动台内力和台阵内力的数学关系式,进而定量地分析上述误差对系统内力的影响机理。然后结合动力学关系得到振动台的内力合成矩阵和自由度广义力合成矩阵,并根据系统内力的形成机理和影响机理,分别设计了比例-积分控制器对振动台内力和台阵内力进行抑制。最后,利用Sim Mechanics软件建立冗余振动台台阵系统动力学模型,结合Simulink软件建立其控制系统模型并进行联合仿真验证。仿真结果表明:该方法对台阵系统内力影响机理分析正确和提出的内力抑制方法能够有效地消除系统内力。     

液压驱动冗余振动台自由度控制及内力协调

振动台是一种对高层建筑、大型桥梁和基础设施等大型结构进行抗震性能试验的重要设备。为了提高振动台有效载荷,以便进行大尺寸或全尺寸结构试验,振动台通常采用液压驱动冗余并联机构。本文首先根据液压驱动冗余振动台机液作用机理,建立了冗余振动台的整体机液动力学模型,并提出一种适用于液压驱动冗余振动台的自由度控制结构。之后,针对冗余驱动内力耦合问题,采用基于雅克比矩阵伪逆的内力协调控制方法,协调控制各激振器间的出力,减少各个激振器间的内力耦合。最后,通过仿真分析,验证了本文提出的自由度控制和内力协调控制的有效性。     

三轴六自由度电液振动台解耦控制

为了解决三轴六自由度电液振动台自由度之间耦合问题,提出一种基于逆模型的前馈补偿器解耦策略。对多轴电液振动台的系统传递函数转化为矩阵型式并进行分析,推导出基于系统逆模型解耦控制方案,利用递推增广最小二乘法(Recursive Extended Least Square,RELS)及零相差跟踪技术(Zero Phase Error Tracking,ZPET)设计出系统逆模型并得到相应的解耦控制器。最后,利用六自由度电液振动台对提出的算法进行实验验证。实验结果表明,解耦后的系统性能得到较大改善,一定程度上降低了耦合信号。     

数字补偿技术在振动台振动控制应用中的若干问题

一前言数字补偿技术是振动台振动控制的重要组成部分，直接影响着试验的成功。本文阐述了振动台数字补偿振动控制技术的原理，并系统地分析了在振动台数字补偿振动控制的过程中，测量误差、环境对振动台驱动信号的干扰噪声及试验系统本身非线性等因素的影响，得出了对指导试验具有重要意义的结论，并列举一些实例。二数字补偿技术原理在进行振动台试验时，如果不采用数字补偿技术，直接把试验所设计的振动台振动信号作为振动台的驱动信号。当采用数字补偿技术时，试验所设计的振动台振动信号经补偿运算及相应的变换后，转换为振动台的驱动信…     

三轴六自由度随机振动试验转换矩阵原理及控制方法

分析了三轴六自由度振动系统的加速度特征,建立了振动台试件上任一点的加速度特征表达式,通过引入台体绝对刚性假设,推导得到了输入转换矩阵的表达式。分析了六自由度振动系统运动所需的六个合力与激振器实际所需施加激振力之间的关系,并给出了输出转换矩阵的推导过程。给出三轴六自由度随机振动试验控制方法的一般原理与步骤,包括驱动信号生成以及响应信号均衡等。讨论了两种常见的八激振器配置方案以及传感器的布置方式。为验证本文的理论和算法,给出了一个三轴六自由度随机振动控制仿真算例。     

振动试验机电传递函数的结构动特性分析

在振动试验中,应用试验件与振动台台面组成大系统的建模方法,建立振动台的台面控制加速度与驱动电压之间的机电传递函数,分析试验件固支模态频率与机电传递函数零点体系之间的对应关系,当将振动控制仪的驱动电压看作为整个系统的广义激励时,试验件的固有频率可以在只有台面控制加速度的情况下得到辨识。最后以π形钢梁的振动试验结果验证了该方法的正确性。     

三级阀控液压振动台控制策略研究

对三级阀控液压振动台的控制策略进行了系统的研究,设计了应用于大流量液压振动台的一体式控制器。一体式控制器同时实现液压振动台伺服控制及振动控制功能,伺服控制中,针对三级电液伺服阀和伺服油缸提出一种双PID伺服控制策略,振动控制中,针对液压振动台良好的低频特性设计了基于闭环迭代控制的波形再现控制方法。通过一体式控制器对三级阀控液压振动台进行不同时程、不同频宽的波形再现试验,表明控制器对液压振动台具有很好的波形控制能力,实现液压振动台高精度波形再现。     

一种多输入多输出非高斯随机振动试验方法

针对传统的多输入多输出高斯随机振动试验难以应用于非高斯问题,提出了一种基于频域逆系统方法的多输入多输出非高斯随机振动试验控制方法。该方法首先通过给定的参考谱和参考峭度生成参考信号,其次根据频域中的输入输出关系生成满足要求的驱动信号。采用相位调节法生成非高斯信号,由于相位调节法不改变原信号的功率谱,因此可实现功率谱与峭度的独立均衡控制;将矩阵幂次算法用于功率谱均衡,并提出了一种类似矩阵幂次算法的峭度均衡算法。最后,对一个三轴振动台台面振动环境进行了控制试验,结果表明,台面加速度响应的功率谱密度被稳定地控制在±3 dB容差限内,响应峭度也被稳定地控制在参考值附近,从而验证了所提方法的有效性与可行性。     

随机振动功率谱再现自适应控制算法研究

为提高电液随机振动实验的控制精度,提出了一种基于Kalman滤波器的随机振动功率谱再现实时自适应控制方法。基于参考谱的信息设计FIR滤波器,通过对白噪声信号的滤波生成时域驱动信号。采用Kalman自适应滤波器实时跟踪振动实验系统的阻抗特性,并基于自适应逆控制方法对系统的输入信号进行滤波修正,使得系统的响应信号能够高精度再现时域驱动信号,进而实现参考谱的高精度再现。功率谱再现实验验证了算法的有效性。     

试件弹塑性阶段的地震模拟台控制方法研究

目前较先进的地震模拟试验多采用加速度迭代控制方法,针对该方法存在的更新速率低导致振动台在试件弹塑性阶段控制精度差的缺陷,提出一种地震模拟快速迭代控制方法。该方法在频域分段的基础上利用位移和加速度控制信号分别对低频段和中频段系统阻抗进行辨识,并设置不同的系统辨识参数,使得低频段系统阻抗具有较高的频率分辨率,而中频段系统阻抗具有较高的更新速率,并设计合成方法生成系统驱动信号。在浙江大学构建的振动台上进行试验表明:该控制方法可以将中频段系统阻抗的辨识周期缩短至5 s左右,在试件传递特性突然发生变化后,能在两帧试验时间内对系统传递特性进行较高精度的辨识,加速度波形复现时域相关系数能达到90%以上。     

基于驱动谱修正迭代控制算法的三轴振动控制研究

对三轴振动试验系统进行分析,研究了多输入多输出功率谱复现控制算法。利用HV频响函数估计法对系统进行辨识。针对系统频响矩阵为长方阵并出现奇异点的情况,采用奇异值截断法保证算法的稳定性,并运用迭代控制算法修正驱动谱提高振动控制的精度。通过三轴向振动台与集成该算法的多输入多输出振动控制器进行三轴向振动试验。实验结果表明:基于HV频响函数估计法修正迭代控制算法进行振动试验对功率谱的复现具有较好的精度和工程实用性。     

基于自适应RBF模糊神经网络的旋转柔性铰接梁的振动控制

由柔性关节连接中心刚体和挠性附件的刚柔耦合系统广泛应用于卫星太阳能帆板、空间机器人等领域中,在调姿或者外部扰动带来振动时,将影响系统的稳定性和指向精度,对带有铰接结构的柔性梁的影响更甚。设计并建立了带有柔性关节（谐波齿轮）的旋转柔性铰接梁实验平台,进行了基于压电传感器测量信号的振动频响特性分析,分别采用PD控制和自适应RBF模糊神经网络控制算法,进行了基于电机驱动的位置设定点弯曲振动的主动控制研究。实验比较结果验证设计的自适应RBF模糊神经网络控制算法能够快速抑制振动。

      

地震模拟振动台试件与台面相互作用的力反馈补偿控制

电液伺服地震模拟振动台试验过程中存在试件与台面相互作用,导致振动台系统的幅频特性曲线在试件自振频率及附近范围产生峰值和陷波,影响台面振动的实际输出。为消除试件与台面相互作用对振动台系统控制性能的影响,在三参量控制的基础上引入力反馈补偿控制,并通过单台振动台试验中单自由度试件、多自由度试件模型进行了试验仿真分析,结果表明力反馈补偿控制补偿了试件与台面相互作用对振动台系统性能的影响,通过控制方法的误差影响分析验证了该方法对于振动台试验控制的有效性。     

随机角振动控制系统研究

通过对随机角振动控制系统的研究,实现了随机控制技术在角振动上的广泛应用。利用设置的参考谱与反馈的响应信号功率谱来修正驱动谱,根据驱动谱产生驱动信号,利用驱动信号与反馈的响应信号实时精准地控制角振动台进行角振动,最终实现响应谱稳定在参考谱容差带范围以内。通过构建出控制系统,分析控制算法,解决了角振动台实现随机角振动的问题。实验验证了控制算法的可行性和控制系统的可靠性,完成了角振动台转动的角速度和角加速度的功率谱复现。     

旋转柔性梁系统振动频响特性分析及振动抑制

航天器挠性附件或柔性机器人等柔性旋转梁系统的模态阻尼小,由于扰动,或者在调姿及转动时,大幅值的振动将持续很长时间,这将影响系统的稳定性和指向精度,因此,必须对振动进行主动控制.提出一种基于加速度传感器反馈的复合控制算法,快速控制系统设定点及转动过程的振动.建立挠性旋转梁试验平台,进行了基于加速度传感器和压电片传感器的试验模态激励分析、振动频响特性分析.并根据振动特性选取加速度反馈控制算法的相应参数,利用交流伺服电机驱动器抑制旋转梁设定点的振动、旋转过程的振动主动控制进行了试验研究.试验结果表明采用提出控制方法能够快速地抑制系统的振动,验证了特性分析和提出控制方法的可行性.     

考虑非线性电磁分布力的虚拟电动振动系统建模

针对振动台进行汽车零部件等振动试验存在试验周期长,成本高等问题,采用有限元方法构建了一套虚拟电动振动系统。建立了电磁系统以及动圈的有限元模型,实现了从动圈电流输入到振动台台面加速度输出的全过程虚拟仿真。对动圈所受的电磁驱动力进行理论分析与有限元仿真发现,它在空间上是非均匀分布的,而且力的大小和运动位置有关,呈现出明显的非线性规律。利用该虚拟振动系统进行实例仿真,仿真表明,在动圈的运动过程中,其所受电磁驱动力的非线性会引起台面加速度输出信号的谐波失真问题。相对于线性电磁模型,该虚拟振动系统提供了更真实的振动环境。     

力限控制在振动试验中的应用研究

传统航天器加速度响应控制振动试验是根据特定的加速度规范,控制振动台台面加速度,这种试验方法会在试件固有频率处产生过试验现象,力限振动试验可以有效地缓解这种过试验.本文基于简单二自由度模型给出了详细计算力限条件的方法,在此方法基础上,推导出了航天器试件支架与振动台台面间力谱和加速度谱,并对试件支架进行力限正弦振动试验和力限随机振动试验,实验结果表明：与传统加速度响应控制方法相比,基于简单二自由度模型力谱条件的力限振动控制试验能够更加真实模拟动力学环境,有效缓解振动过试验,可以为航天器振动试验提供很好的试验依据。     

谐振梁在高量程加速度传感器非线性测试中的应用

介绍了一种高量程加速度传感器非线性的新测量方法。用谐振梁与振动台系统组成新的谐振系统．这一系统对振动台的振动信号具有放大作用,从而解决了用小量程振动台标定大量程加速度传感器非线性的难题。详述了用谐振梁法测量高量程加速度传感器非线性的实际操作过程,总结了试验过程中的方法和经验,对高量程加速度传感器非线性测量具有实际指导作用。