本文關(guān)鍵詞：基于DSP的隨機(jī)振動(dòng)控制器的研究與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：振動(dòng)環(huán)境模擬試驗(yàn)在航空航天、電子、汽車(chē)和建筑等領(lǐng)域有著十分廣闊的應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)使用的振動(dòng)環(huán)境模擬試驗(yàn)控制系統(tǒng)主要依賴(lài)國(guó)外進(jìn)口,開(kāi)展振動(dòng)環(huán)境模擬控制技術(shù)的研究十分重要,開(kāi)發(fā)數(shù)字式振動(dòng)控制器有較強(qiáng)的商業(yè)和應(yīng)用價(jià)值。本文以作者在“江蘇東華測(cè)試技術(shù)股份有限公司研究生工作站”所做課題“數(shù)字式隨機(jī)振動(dòng)控制器的研究與開(kāi)發(fā)”為背景,著重對(duì)振動(dòng)試驗(yàn)控制系統(tǒng)中的隨機(jī)振動(dòng)功率譜復(fù)現(xiàn)控制算法進(jìn)行了分析和研究,并論述了采用高性能DSP芯片設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)振動(dòng)控制器的方法。本文在理論和實(shí)際應(yīng)用上都做了一些研究,主要工作包括以下幾個(gè)方面：首先,分析了隨機(jī)振動(dòng)裝置控制技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、目前已經(jīng)取得的科研成果以及尚存在的不足之處。介紹了隨機(jī)振動(dòng)功率譜復(fù)現(xiàn)控制算法的基本原理,總結(jié)了控制算法各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的工程實(shí)現(xiàn)方法。其次,著重研究了控制算法中的頻響函數(shù)估計(jì)方法和驅(qū)動(dòng)譜修正方法。針對(duì)傳統(tǒng)控制技術(shù)采用H1估計(jì)法估計(jì)系統(tǒng)頻響函數(shù)誤差較大,并且在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中忽略系統(tǒng)頻響函數(shù)的變化導(dǎo)致均衡速度慢的問(wèn)題,提出基于Hv估計(jì)迭代修正頻響函數(shù)的功率譜復(fù)現(xiàn)控制算法,提高了功率譜復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)的調(diào)節(jié)速度和控制精度。針對(duì)在試驗(yàn)的全頻段采用固定步長(zhǎng)修正驅(qū)動(dòng)譜均衡速度較慢的問(wèn)題,提出利用預(yù)試驗(yàn)結(jié)果設(shè)置各頻率點(diǎn)迭代步長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)譜分頻變步長(zhǎng)迭代算法,提高了驅(qū)動(dòng)譜迭代修正的效率。在MATLAB中以某型振動(dòng)臺(tái)的頻響函數(shù)模型對(duì)控制算法進(jìn)行了功率譜復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)仿真,結(jié)果表明上述控制算法在理論上優(yōu)于傳統(tǒng)算法。接著,完成了隨機(jī)振動(dòng)控制器的開(kāi)發(fā)工作。在控制器硬件設(shè)計(jì)方面,選用高精度的DSP芯片TMS320C6713作為主控芯片、FPGA芯片EP1C3作為輔助芯片,詳細(xì)介紹了控制器數(shù)據(jù)采樣模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、電源電路以及TMS320C6713外圍電路模塊的設(shè)計(jì)方法。在軟件設(shè)計(jì)方面,論述了TMS320C6713中控制算法的整體實(shí)現(xiàn)過(guò)程以及各關(guān)鍵算法模塊的實(shí)現(xiàn)流程；設(shè)計(jì)和驗(yàn)證了利用EP1C3內(nèi)部空間設(shè)計(jì)軟FIFO模塊實(shí)時(shí)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的方法,減少了EP1C3對(duì)TMS320C6713的中斷次數(shù),提高了TMS320C6713的處理效率。最后,搭建試驗(yàn)平臺(tái)對(duì)控制器樣機(jī)及本文所提控制算法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。首先驗(yàn)證了樣機(jī)產(chǎn)生的時(shí)域隨機(jī)信號(hào)滿足高斯分布的要求；其次分別采用傳統(tǒng)控制算法和本文算法在試驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行功率譜復(fù)現(xiàn)對(duì)比試驗(yàn),結(jié)果驗(yàn)證了本文算法相對(duì)傳統(tǒng)算法在工程實(shí)際應(yīng)用中的改進(jìn),也驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)控制器樣機(jī)的有效性。
【關(guān)鍵詞】：隨機(jī)振動(dòng)功率譜復(fù)現(xiàn) 頻響函數(shù)估計(jì) 迭代修正 控制器 DSP
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TB535
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題來(lái)源及研究的目的及意義10-11
• 1.1.1 課題來(lái)源10
• 1.1.2 研究的目的及意義10-11
• 1.2 振動(dòng)環(huán)境模擬試驗(yàn)與振動(dòng)控制技術(shù)概述11
• 1.3 功率譜復(fù)現(xiàn)控制技術(shù)研究概況11-14
• 1.3.1 國(guó)外功率譜復(fù)現(xiàn)控制技術(shù)研究概況11-13
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)功率譜復(fù)現(xiàn)控制技術(shù)研究概況13-14
• 1.4 論文的主要內(nèi)容和各章安排14-16
• 第二章 傳統(tǒng)隨機(jī)振動(dòng)功率譜復(fù)現(xiàn)控制算法16-27
• 2.1 隨機(jī)振動(dòng)功率譜復(fù)現(xiàn)控制算法原理16
• 2.2 時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)的生成方法16-21
• 2.2.1 時(shí)域隨機(jī)化法17-19
• 2.2.2 連續(xù)卷積法19-20
• 2.2.3 FIR濾波器法20
• 2.2.4 時(shí)域隨機(jī)化法生成的隨機(jī)信號(hào)仿真結(jié)果20-21
• 2.3 功率譜密度估計(jì)21-22
• 2.4 頻響函數(shù)估計(jì)及阻抗計(jì)算22-23
• 2.4.1 頻響函數(shù)估計(jì)22
• 2.4.2 阻抗計(jì)算22-23
• 2.5 驅(qū)動(dòng)譜均衡修正算法23-26
• 2.5.1 均衡控制原理23-24
• 2.5.2 對(duì)數(shù)域積分控制24
• 2.5.3 線性域積分控制24-25
• 2.5.4 穩(wěn)定性分析25-26
• 2.6 本章小結(jié)26-27
• 第三章 基于H_v估計(jì)迭代修正的功率譜復(fù)現(xiàn)算法27-36
• 3.1 振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)真實(shí)模型27
• 3.2 頻響函數(shù)估計(jì)方法研究27-29
• 3.2.1 H_1估計(jì)法27-28
• 3.2.2 H_2估計(jì)法28
• 3.2.3 改進(jìn)的頻響函數(shù)估計(jì)方法28-29
• 3.3 基于H_v估計(jì)的頻響函數(shù)迭代修正算法29-30
• 3.4 驅(qū)動(dòng)譜迭代修正算法30-31
• 3.5 隨機(jī)振動(dòng)功率譜復(fù)現(xiàn)算法的具體實(shí)現(xiàn)31-32
• 3.6 隨機(jī)振動(dòng)功率譜復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)的仿真分析32-35
• 3.6.1 頻響函數(shù)估計(jì)仿真32-33
• 3.6.2 功率譜復(fù)現(xiàn)仿真33-35
• 3.7 本章小結(jié)35-36
• 第四章 數(shù)字式隨機(jī)振動(dòng)控制器的軟硬件設(shè)計(jì)36-54
• 4.1 控制器樣機(jī)設(shè)計(jì)要求36-37
• 4.2 控制器硬件設(shè)計(jì)37-45
• 4.2.1 控制器硬件結(jié)構(gòu)37-39
• 4.2.2 ADC數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計(jì)39-41
• 4.2.3 DAC數(shù)據(jù)發(fā)送電路的設(shè)計(jì)41-42
• 4.2.4 數(shù)字供電電路設(shè)計(jì)42-43
• 4.2.5 DSP外圍電路擴(kuò)展43-45
• 4.3 控制器軟件設(shè)計(jì)45-52
• 4.3.1 控制軟件整體功能45-46
• 4.3.2 功率譜復(fù)現(xiàn)控制算法流程46-47
• 4.3.3 關(guān)鍵算法的實(shí)現(xiàn)47-48
• 4.3.4 數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)發(fā)送的邏輯控制48-52
• 4.4 本章小結(jié)52-54
• 第五章 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果分析54-60
• 5.1 功率譜復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)環(huán)境54-55
• 5.1.1 試驗(yàn)方案54
• 5.1.2 試驗(yàn)設(shè)備選型54-55
• 5.1.3 監(jiān)測(cè)軟件55
• 5.2 控制器關(guān)鍵功能模塊的檢驗(yàn)與試驗(yàn)分析55-57
• 5.2.1 驅(qū)動(dòng)信號(hào)的隨機(jī)性檢驗(yàn)55-57
• 5.2.2 振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的頻響函數(shù)估計(jì)結(jié)果57
• 5.3 功率譜再現(xiàn)試驗(yàn)驗(yàn)證57-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 第六章 總結(jié)和展望60-62
• 6.1 總結(jié)60
• 6.2 展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66-67
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研項(xiàng)目67-68

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