【摘要】：顆粒碰撞噪聲檢測(cè)(Particle Impact Noise Detection,PIND)試驗(yàn)是進(jìn)行多余物檢測(cè)的有效手段,對(duì)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(shí)環(huán)境中脈沖激勵(lì),激活束縛在被測(cè)試件腔體內(nèi)部的多余物顆粒并使之游離,可有效提升PIND系統(tǒng)的檢測(cè)能力。針對(duì)PIND方法中沖擊加速度強(qiáng)度不高、峰值穩(wěn)定性差和沖擊校準(zhǔn)試驗(yàn)不易收斂、收斂速度慢等問題,本文對(duì)PIND檢測(cè)設(shè)備中沖擊閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)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(shè)計(jì)。依據(jù)PIND方法中的沖擊試驗(yàn)規(guī)范,提出沖擊試驗(yàn)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(biāo);依據(jù)自動(dòng)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(shè)計(jì)和軟件方案設(shè)計(jì)。其次,建立電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的數(shù)學(xué)模型并辨識(shí)模型參數(shù)。通過分析電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的機(jī)械機(jī)構(gòu)和工作原理,基于質(zhì)量-彈簧力學(xué)系統(tǒng)建立電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)沖擊過程模型,確定沖擊加速度峰值與工作臺(tái)速度間的關(guān)系;基于電磁理論和動(dòng)力學(xué)理論,建立電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的數(shù)學(xué)模型,采用系統(tǒng)辨識(shí)的方法估計(jì)電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)模型參數(shù),確定振動(dòng)臺(tái)輸入電壓與工作臺(tái)加速度間的關(guān)系。通過工作臺(tái)的速度與加速度間的微積分關(guān)系,建立振動(dòng)臺(tái)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(biāo),設(shè)計(jì)PID控制器;應(yīng)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(yīng)特性,確定PID控制器模型參數(shù);建立系統(tǒng)反饋信號(hào)模型,分析影響系統(tǒng)偏差的關(guān)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(tái)速度間的關(guān)系。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:基于速度反饋的沖擊閉環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)工作臺(tái)速度的控制誤差保持在5%以內(nèi)。最后,搭建沖擊閉環(huán)控制系統(tǒng)的軟硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。分別設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的硬件環(huán)境;針對(duì)沖擊校準(zhǔn)試驗(yàn)不易收斂、收斂速度慢等問題,提出基于迭代學(xué)習(xí)控制算法的校準(zhǔn)控制方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,沖擊閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)沖擊加速度峰值的精確控制,峰值誤差保持在5%以內(nèi),最大峰值從2000g(1g=9.8m/s2)提高到2500g,帶載能力達(dá)到0.1Kg;沖擊校準(zhǔn)穩(wěn)定收斂,校準(zhǔn)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(shí)際的加速度傳感器參數(shù)和加速度信號(hào)采集系統(tǒng)參數(shù)的真實(shí)值設(shè)定的。給定速度是由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的 50ms、200mV 負(fù)值矩形波，，經(jīng)過 PID 整定后，送入到振動(dòng)臺(tái)模型中，其中我們只研究時(shí)刻 50ms之前的振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

不同目標(biāo)加速度下振動(dòng)臺(tái)輸入電壓實(shí)測(cè)波形
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN606;TP273

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 蔡懿;;接觸元件多余物控制技術(shù)[A];第十一屆全國可靠性物理學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2005年

本文編號(hào)：2556204