發(fā)布時間：2019-11-05 13:37

【摘要】：顆粒碰撞噪聲檢測(Particle Impact Noise Detection,PIND)試驗是進行多余物檢測的有效手段,對提高國防電子系統(tǒng)的可靠性有重要意義。沖擊閉環(huán)控制系統(tǒng)是PIND系統(tǒng)的重要組成部分,能模擬真實環(huán)境中脈沖激勵,激活束縛在被測試件腔體內部的多余物顆粒并使之游離,可有效提升PIND系統(tǒng)的檢測能力。針對PIND方法中沖擊加速度強度不高、峰值穩(wěn)定性差和沖擊校準試驗不易收斂、收斂速度慢等問題,本文對PIND檢測設備中沖擊閉環(huán)控制系統(tǒng)進行了深入研究。首先,本文提出沖擊閉環(huán)控制系統(tǒng)的總體方案設計。依據(jù)PIND方法中的沖擊試驗規(guī)范,提出沖擊試驗條件;基于系統(tǒng)暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)特性分析,提出沖擊閉環(huán)控制系統(tǒng)的性能指標;依據(jù)自動控制理論,制定沖擊閉環(huán)控制系統(tǒng)的總體方案,分別提出硬件方案設計和軟件方案設計。其次,建立電動振動臺的數(shù)學模型并辨識模型參數(shù)。通過分析電動振動臺的機械機構和工作原理,基于質量-彈簧力學系統(tǒng)建立電動振動臺沖擊過程模型,確定沖擊加速度峰值與工作臺速度間的關系;基于電磁理論和動力學理論,建立電動振動臺的數(shù)學模型,采用系統(tǒng)辨識的方法估計電動振動臺模型參數(shù),確定振動臺輸入電壓與工作臺加速度間的關系。通過工作臺的速度與加速度間的微積分關系,建立振動臺輸入電壓與沖擊加速度峰值間的聯(lián)系。然后,建立基于PID控制的沖擊閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真模型并優(yōu)化模型參數(shù)。依據(jù)PID控制原理及其性能指標,設計PID控制器;應用Simulink工具,建立沖擊閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真模型;基于系統(tǒng)暫態(tài)響應特性,確定PID控制器模型參數(shù);建立系統(tǒng)反饋信號模型,分析影響系統(tǒng)偏差的關鍵因素,尋找最優(yōu)控制策略,確定系統(tǒng)給定輸入與工作臺速度間的關系。仿真實驗結果表明:基于速度反饋的沖擊閉環(huán)控制系統(tǒng)對工作臺速度的控制誤差保持在5%以內。最后,搭建沖擊閉環(huán)控制系統(tǒng)的軟硬件實驗平臺。分別設計沖擊閉環(huán)電路、加速度采集電路、主控電路和功率放大電路等電路,實現(xiàn)系統(tǒng)的硬件環(huán)境;針對沖擊校準試驗不易收斂、收斂速度慢等問題,提出基于迭代學習控制算法的校準控制方法。實驗結果表明,沖擊閉環(huán)控制系統(tǒng)實現(xiàn)了對沖擊加速度峰值的精確控制,峰值誤差保持在5%以內,最大峰值從2000g(1g=9.8m/s2)提高到2500g,帶載能力達到0.1Kg;沖擊校準穩(wěn)定收斂,校準次數(shù)保持在10次以下。
【圖文】：

圖 4-7 沖擊閉環(huán)系統(tǒng)的 Simulink 仿真模型圖 4-7 中的反饋環(huán)節(jié)是根據(jù)實際的加速度傳感器參數(shù)和加速度信號采集系統(tǒng)參數(shù)的真實值設定的。給定速度是由脈沖發(fā)生器產生的 50ms、200mV 負值矩形波，，經過 PID 整定后，送入到振動臺模型中，其中我們只研究時刻 50ms之前的振動臺運動規(guī)律。

不同目標加速度下振動臺輸入電壓實測波形
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN606;TP273

【引證文獻】

相關會議論文 前1條

1 蔡懿;;接觸元件多余物控制技術[A];第十一屆全國可靠性物理學術討論會論文集[C];2005年

本文編號：2556204