本文關(guān)鍵詞：電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)建模、辨識(shí)及控制技術(shù)研究

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【摘要】：振動(dòng)測試平臺(tái)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(dòng)化等眾多工程領(lǐng)域,主要用于獲取機(jī)械和電子產(chǎn)品零部件或裝配體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、可靠性及穩(wěn)定性等特性信息。其中電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)以其工作頻段寬、波形易控制等諸多優(yōu)點(diǎn)而備受青睞。振動(dòng)平臺(tái)主要技術(shù)指標(biāo)就是對期望周期性振動(dòng)輸出力信號(hào)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(shí)現(xiàn)交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)輸出力高精度跟隨控制。本課題研究項(xiàng)目獲廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào):2011A091101001,工業(yè)機(jī)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(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的動(dòng)力學(xué)模型。構(gòu)建模型參數(shù)辨識(shí)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),采用遞推最小二乘法辨識(shí)得到動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,提出了振動(dòng)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(jìn)行前饋和反饋控制,并且分別采用實(shí)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(jìn)行整定。對整定結(jié)果進(jìn)行對比和仿真驗(yàn)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(jì)三參量反饋信號(hào)中的速度信號(hào),以此克服直接用位移差分獲得速度信號(hào)所產(chǎn)生的量化噪聲�；诩铀俣群臀灰菩盘�(hào)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,建立了用于速度估計(jì)的離散線性卡爾曼濾波器模型,驗(yàn)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(jìn)行了推導(dǎo)和計(jì)算。并采用穩(wěn)態(tài)卡爾曼濾波增益代替時(shí)變增益的方法,從而提高程序運(yùn)行效率。論文設(shè)計(jì)和研制了一套用于振動(dòng)輸出力跟隨控制的電動(dòng)振動(dòng)測試平臺(tái),此平臺(tái)控制器為德國倍福公司的CX9020嵌入式計(jì)算機(jī)。其中實(shí)時(shí)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(dá)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(dòng)平臺(tái)位移和加速度信號(hào)采集。完成了基于位移和加速度信號(hào)進(jìn)行速度估計(jì)的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)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(dòng)輸出力跟隨控制實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)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(hào)】：TB53

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7 牛r，

本文編號(hào)：1215889