本文關(guān)鍵詞：三軸六自由度振動試驗(yàn)系統(tǒng)控制研究

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【摘要】：本文主要是基于多輸入多輸出振動控制理論,對三軸六自由度振動試驗(yàn)系統(tǒng)的控制方法進(jìn)行研究。該系統(tǒng)由八個激振單元驅(qū)動,實(shí)現(xiàn)沿三個正交軸向平動振動以及繞三個正交軸向轉(zhuǎn)動振動。三個平動振動和三個轉(zhuǎn)動振動構(gòu)成了復(fù)雜的三軸六自由度振動環(huán)境。本文具體工作如下:以多輸入多輸出振動控制基本理論為基礎(chǔ),研究了三軸六自由度振動環(huán)境試驗(yàn)中響應(yīng)的測量方法以及六自由度坐標(biāo)變換的一般方程�？偨Y(jié)了三種控制方法,建立了三軸六自由度試驗(yàn)中通過坐標(biāo)變換進(jìn)行控制的基本流程。對剛性臺面三軸六自由度振動試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了研究,建立了系統(tǒng)的動力學(xué)方程。采用MATLAB語言編寫了程序,運(yùn)用三軸六自由度坐標(biāo)變換控制法進(jìn)行了控制過程模擬,結(jié)果顯示臺面上指定點(diǎn)處的六自由度響應(yīng)能夠滿足預(yù)期目標(biāo),證明了本文提出的控制方法在臺面為剛性時的正確性。在之前建立的剛性臺面模型的基礎(chǔ)上,本文研究了各自由度之間的相關(guān)性問題,給出了相干系數(shù)的設(shè)置方法。進(jìn)一步討論了在有測量噪聲的情況下,如何合理地布置傳感器,使得噪聲對控制效果的影響最小。對彈性臺面三軸六自由度振動試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了研究,結(jié)合有限元法,建立了系統(tǒng)的動力學(xué)模型。對彈性臺面三軸六自由度振動試驗(yàn)系統(tǒng)的控制方法進(jìn)行了研究,提出了一種多點(diǎn)控制方案。理論推導(dǎo)和仿真模擬表明,當(dāng)各個測點(diǎn)坐標(biāo)滿足一定條件時,能實(shí)現(xiàn)對臺面各點(diǎn)更加有效控制,改善控制效果。采用NI LabVIEW語言編制了控制軟件,結(jié)合NI PXI硬件系統(tǒng),在小型三軸向電動式振動臺上進(jìn)行了試驗(yàn),對所提的控制算法進(jìn)行了驗(yàn)證。在大型單軸向振動臺上進(jìn)行了試驗(yàn),證明了針對柔性臺面所提的多點(diǎn)控制法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：振動環(huán)境試驗(yàn) 多輸入多輸出 隨機(jī)振動 振動控制 坐標(biāo)變換
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V216.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-14
• 第一章 緒論14-19
• 1.1 研究背景與意義14-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容18-19
• 第二章 三軸六自由度振動試驗(yàn)系統(tǒng)控制基本原理19-31
• 2.1 三軸六自由度振動環(huán)境的測量19-21
• 2.1.1 三軸六自由度振動試驗(yàn)環(huán)境測量的基本原理19
• 2.1.2 六自由度坐標(biāo)變換技術(shù)19-21
• 2.1.3 六自由度坐標(biāo)變換方程的一般形式21
• 2.2 MIMO隨機(jī)振動試驗(yàn)控制理論21-29
• 2.2.1 隨機(jī)振動的基本概念21-23
• 2.2.2 多輸入多輸出系統(tǒng)模型23
• 2.2.3 MIMO系統(tǒng)頻響函數(shù)的估計(jì)23-24
• 2.2.4 隨機(jī)驅(qū)動信號的生成24-27
• 2.2.5 控制算法27-29
• 2.3 MIMO隨機(jī)振動控制方式及六自由度控制的優(yōu)勢29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 三軸六自由度剛性臺面系統(tǒng)仿真控制研究31-54
• 3.1 系統(tǒng)模型的建立31-42
• 3.1.1 系統(tǒng)的剛度矩陣與阻尼矩陣32-35
• 3.1.2 系統(tǒng)的質(zhì)量矩陣35-37
• 3.1.3 系統(tǒng)的振動方程37-38
• 3.1.4 模型的仿真控制38-42
• 3.2 傳感器布置優(yōu)化42-48
• 3.2.1 坐標(biāo)變換矩陣的擾動分析42-43
• 3.2.2 坐標(biāo)變換矩陣的條件數(shù)分析43-45
• 3.2.3 傳感器位置選擇45-46
• 3.2.4 模型的仿真控制46-48
• 3.3 系統(tǒng)六自由度相干性研究48-52
• 3.3.1 相關(guān)性和相干性的基本概念48-49
• 3.3.2 系統(tǒng)六個自由度之間的相關(guān)性49-51
• 3.3.3 三軸六自由度系統(tǒng)的相干系數(shù)設(shè)置及仿真控制51-52
• 3.4 本章小結(jié)52-54
• 第四章 三軸六自由度彈性臺面系統(tǒng)仿真控制研究54-70
• 4.1 系統(tǒng)固有特性的計(jì)算54-56
• 4.1.1 系統(tǒng)模型的建立54-55
• 4.1.2 系統(tǒng)的固有頻率及固有振型55-56
• 4.2 彈性臺面的單點(diǎn)控制56-59
• 4.2.1 剛性模型對彈性模型的適用性56-57
• 4.2.2 有限元模型的頻響函數(shù)估計(jì)57-58
• 4.2.3 臺面的單點(diǎn)控制效果58-59
• 4.3 彈性臺面的多點(diǎn)控制59-69
• 4.3.1 彈性臺面單點(diǎn)控制時的問題60
• 4.3.2 彈性臺面多傳感器布置方案60-63
• 4.3.3 臺面的多點(diǎn)控制效果63-68
• 4.3.4 通過調(diào)整各個點(diǎn)權(quán)值優(yōu)化控制效果68-69
• 4.4 本章小結(jié)69-70
• 第五章 試驗(yàn)研究70-87
• 5.1 三軸向振動臺控制研究70-79
• 5.1.1 Lab VIEW程序編寫及硬件設(shè)置70-72
• 5.1.2 試驗(yàn)儀器設(shè)備72-73
• 5.1.3 頻響函數(shù)的測量73-76
• 5.1.4 驅(qū)動信號生成76
• 5.1.5 試驗(yàn)結(jié)果76-79
• 5.2 振動臺多點(diǎn)控制研究79-86
• 5.2.1 試驗(yàn)儀器設(shè)備80-81
• 5.2.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄81-83
• 5.2.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析83-86
• 5.3 本章小結(jié)86-87
• 第六章 總結(jié)與展望87-89
• 6.1 本文的主要工作及貢獻(xiàn)87-88
• 6.2 后續(xù)工作與展望88-89
• 參考文獻(xiàn)89-92
• 致謝92

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本文編號：704114