本文關(guān)鍵詞：電動振動臺建模、辨識及控制技術(shù)研究

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【摘要】：振動測試平臺作為一種激振設(shè)備,已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在航空航天、車輛交通、建筑結(jié)構(gòu)和工業(yè)自動化等眾多工程領(lǐng)域,主要用于獲取機械和電子產(chǎn)品零部件或裝配體的結(jié)構(gòu)強度、可靠性及穩(wěn)定性等特性信息。其中電動振動臺以其工作頻段寬、波形易控制等諸多優(yōu)點而備受青睞。振動平臺主要技術(shù)指標(biāo)就是對期望周期性振動輸出力信號的高精度跟隨復(fù)現(xiàn)。針對此問題的研究和理解,論文提出了一種基于三參量控制器的控制策略,以實現(xiàn)交流伺服電機驅(qū)動的電動振動臺振動輸出力高精度跟隨控制。本課題研究項目獲廣東省科技計劃項目(編號:2011A091101001,工業(yè)機器人核心技術(shù)研究及典型產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化)的支持。論文推導(dǎo)得到交流伺服電機驅(qū)動電動振動臺的動力學(xué)模型。構(gòu)建模型參數(shù)辨識的實驗平臺,采用遞推最小二乘法辨識得到動力學(xué)模型參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,提出了振動輸出力跟隨控制的控制策略。該策略采用輸出力、位移和速度三參量進行前饋和反饋控制,并且分別采用實數(shù)編碼的遺傳算法和自適應(yīng)遺傳算法對三參量前饋控制器增益進行整定。對整定結(jié)果進行對比和仿真驗證,證明了自適應(yīng)遺傳算法收斂速度更快,而且得到的控制器增益控制效果更為理想。論文采用卡爾曼濾波器來估計三參量反饋信號中的速度信號,以此克服直接用位移差分獲得速度信號所產(chǎn)生的量化噪聲�；诩铀俣群臀灰菩盘柕倪\動學(xué)方程,建立了用于速度估計的離散線性卡爾曼濾波器模型,驗證了其穩(wěn)定性,對模型中的過程噪聲和觀測噪聲的方差進行了推導(dǎo)和計算。并采用穩(wěn)態(tài)卡爾曼濾波增益代替時變增益的方法,從而提高程序運行效率。論文設(shè)計和研制了一套用于振動輸出力跟隨控制的電動振動測試平臺,此平臺控制器為德國倍福公司的CX9020嵌入式計算機。其中實時模塊采用國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61131-3的可編程序控制器編程語言開發(fā),控制系統(tǒng)采樣周期最小可達50微秒。傳感模塊包括電阻式線性位移傳感器和電荷輸出型壓電加速度傳感器,分別用于振動平臺位移和加速度信號采集。完成了基于位移和加速度信號進行速度估計的實驗,實驗結(jié)果驗證了采用卡爾曼濾波器理論能有效消除量化噪聲。完成了基于三參量控制器的振動輸出力跟隨控制實驗研究,實驗結(jié)果證明了上述理論和算法的正確性和有效性。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB53

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