本文關(guān)鍵詞：基于LabVIEW和輸入整形算法抑振的氣懸浮平臺(tái)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氣懸浮運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在面向玻璃基板的非接觸式傳輸領(lǐng)域以及IC制造高速度高加速度精密加工裝備領(lǐng)域中有廣闊的應(yīng)用前景。氣懸浮運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)主要有無(wú)磨損、壽命長(zhǎng)、無(wú)污染、速度高、摩擦小、精密度高等優(yōu)點(diǎn)。但是,相對(duì)于傳統(tǒng)的線性導(dǎo)軌,氣懸浮導(dǎo)軌承載能力小、支承結(jié)構(gòu)復(fù)雜、氣膜剛度低、阻尼小等因素對(duì)氣懸浮運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)提出了更高的要求,在運(yùn)動(dòng)控制過(guò)程中容易出現(xiàn)殘余振動(dòng)明顯、定位穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)和易受干擾影響等缺點(diǎn)。尤其在高動(dòng)態(tài)(高速度高加速度)工作下產(chǎn)生的殘余振動(dòng)明顯給控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快速精確定位控制帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。如何在高動(dòng)態(tài)工作下快速有效地抑制殘余振動(dòng)影響成為氣懸浮運(yùn)動(dòng)控制的關(guān)鍵問(wèn)題之一。輸入整形算法在柔性機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的殘余振動(dòng)抑制中取得了很好的效果,然而在電機(jī)伺服系統(tǒng)中應(yīng)用還比較少。本文將探索采用輸入整形算法來(lái)抑制此類伺服系統(tǒng)中的殘余振動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)氣懸浮運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)快速精確定位控制。本文主要研究?jī)?nèi)容如下：(1)設(shè)計(jì)一種振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng),并以氣懸浮平臺(tái)作為研究對(duì)象進(jìn)行試驗(yàn)研究,實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)信號(hào)的采集、顯示、分析、讀取和存儲(chǔ)等功能,為進(jìn)一步利用輸入整形算法抑制氣懸浮運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)殘余振動(dòng)提供可靠數(shù)據(jù)。系統(tǒng)利用LabVIEW強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集功能和Matlab的小波分析工具箱,實(shí)現(xiàn)了對(duì)振動(dòng)信號(hào)的小波去噪,將LabVIEW和Matlab二者結(jié)合起來(lái)進(jìn)行工程實(shí)踐,增強(qiáng)了LabVIEW的處理能力；(2)基于輸入整形設(shè)計(jì)快速抑振控制算法并實(shí)現(xiàn),詳細(xì)介紹了四種基本的輸入整形和一種改進(jìn)型負(fù)脈沖輸入整形的分析設(shè)計(jì)方法,重點(diǎn)研究了基于有限時(shí)間拉普拉斯變換的輸入整形算法設(shè)計(jì)和基于最小躍度的輸入整形優(yōu)化；(3)搭建軟硬件實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)氣懸浮運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)。硬件設(shè)備主要利用壓電加速度傳感器、信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)等,軟件主要利用LabVIEW進(jìn)行編程,包括信號(hào)采集模塊和處理模塊,將輸入整形模塊作為一種離線算法通過(guò)前饋方式接入基于Matlab/Simulink搭建起的氣懸浮運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)快速精確定位控制器中,重點(diǎn)對(duì)基于有限時(shí)間拉普拉斯變換的輸入整形算法設(shè)計(jì)和基于最小躍度優(yōu)化的氣懸浮抑振系統(tǒng)進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn),并與其他輸入的系統(tǒng)響應(yīng)對(duì)比分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,輸入整形后的位移響應(yīng)時(shí)間縮短為梯形曲線的80%,穩(wěn)態(tài)時(shí)間縮短為后者的37.5%,輸入整形法在保證系統(tǒng)響應(yīng)性能的基礎(chǔ)上能夠達(dá)到快速精確定位的目的。
【關(guān)鍵詞】：LabVIEW 輸入整形算法 Matlab 抑振 氣懸浮平臺(tái)
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ171.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 選題背景及研究意義14-16
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.1 氣懸浮技術(shù)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.2 輸入整形技術(shù)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.3 目前存在的主要問(wèn)題18
• 1.3 課題來(lái)源與主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 1.3.1 課題來(lái)源18-19
• 1.3.2 主要研究?jī)?nèi)容19-20
• 第二章 氣懸浮振動(dòng)信號(hào)采集實(shí)驗(yàn)臺(tái)的搭建20-25
• 2.1 氣懸浮硬件平臺(tái)20
• 2.2 采集實(shí)驗(yàn)臺(tái)的搭建20-24
• 2.2.1 采集系統(tǒng)的組成20
• 2.2.2 傳感器20-22
• 2.2.3 信號(hào)調(diào)理器22-23
• 2.2.4 數(shù)據(jù)采集卡23-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第三章 基于LabVIEW的氣懸浮振動(dòng)信號(hào)分析系統(tǒng)25-39
• 3.1 LabVIEW簡(jiǎn)介25-26
• 3.1.1 軟件介紹25
• 3.1.2 主要特點(diǎn)25-26
• 3.2 軟件開(kāi)發(fā)步驟26-27
• 3.3 氣懸浮振動(dòng)信號(hào)采集模塊27-32
• 3.3.1 功能描述27-28
• 3.3.2 程序流程圖28
• 3.3.3 采樣頻率的確定28-29
• 3.3.4 通信接口程序設(shè)計(jì)29-30
• 3.3.5 采集模塊的編程實(shí)現(xiàn)30-32
• 3.4 氣懸浮振動(dòng)信號(hào)處理模塊32-38
• 3.4.1 功能描述32-33
• 3.4.2 程序流程圖33
• 3.4.3 去噪方法選擇33-35
• 3.4.4 頻譜分析35-38
• 3.4.5 處理模塊編程實(shí)現(xiàn)38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第四章 基于輸入整形的快速抑振控制算法設(shè)計(jì)39-58
• 4.1 輸入整形器的基本概念39-41
• 4.1.1 組成與機(jī)構(gòu)39-40
• 4.1.2 時(shí)域和頻域表達(dá)40
• 4.1.3 基本原理40-41
• 4.2 基于輸入整形的分析設(shè)計(jì)方法41-51
• 4.2.1 零極點(diǎn)對(duì)消法41-43
• 4.2.2 脈沖響應(yīng)法43-44
• 4.2.3 靈敏度曲線法44-45
• 4.2.4 聯(lián)立約束方程法45-48
• 4.2.5 改進(jìn)型負(fù)脈沖輸入整形算法的設(shè)計(jì)48-51
• 4.3 基于有限時(shí)間拉普拉斯變換輸入整形算法的設(shè)計(jì)51-56
• 4.4 基于最小躍度輸入整形優(yōu)化的設(shè)計(jì)56-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 第五章 氣懸浮抑振系統(tǒng)的仿真與實(shí)驗(yàn)58-66
• 5.1 采集實(shí)驗(yàn)臺(tái)的調(diào)試實(shí)驗(yàn)58-59
• 5.2 采集模塊的調(diào)試實(shí)驗(yàn)59
• 5.3 處理模塊的調(diào)試實(shí)驗(yàn)59-61
• 5.4 輸入整形算法抑振的仿真與實(shí)驗(yàn)61-65
• 5.5 本章小結(jié)65-66
• 總結(jié)與展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文72-74
• 致謝74-75
• 附錄75-80

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