本文關(guān)鍵詞：液壓角振動(dòng)臺(tái)專用擺動(dòng)馬達(dá)設(shè)計(jì)及控制策略的研究

  更多相關(guān)文章： 角振動(dòng)臺(tái) 擺動(dòng)馬達(dá) 靜壓支承 三狀態(tài)控制 迭代學(xué)習(xí)控制

【摘要】：隨著工程技術(shù)的發(fā)展，航空航天、船舶、核工業(yè)等前沿領(lǐng)域的產(chǎn)品對(duì)其性能要求也越來越高，振動(dòng)環(huán)境實(shí)驗(yàn)及其相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備得到了廣泛關(guān)注。液壓角振動(dòng)臺(tái)具有力矩輸出能力強(qiáng)，自動(dòng)化程度高，，控制精度好等諸多優(yōu)點(diǎn)。在飛行器的結(jié)構(gòu)零件、傳感器等元器件的振動(dòng)環(huán)境實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域有著不可替代的優(yōu)勢(shì)。因此研發(fā)一款基于擺動(dòng)液壓馬達(dá)的單軸角振動(dòng)臺(tái)，對(duì)提高我國工業(yè)及國防實(shí)力有著重要的意義。 本文首先針對(duì)目前擺動(dòng)馬達(dá)在高頻工況下壽命低，摩擦力矩大無法滿足振動(dòng)臺(tái)使用要求的問題，提出了一種新型專門用于角振動(dòng)臺(tái)的四葉片擺動(dòng)液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)模型，該馬達(dá)使用靜壓支承技術(shù)和間隙密封。并針對(duì)馬達(dá)的靜壓軸承剛度、泄漏特性、摩擦力矩等方面進(jìn)行分析，證明其具有高頻寬，低摩擦，壽命高，輸出力矩大等優(yōu)點(diǎn)，適合在高頻振動(dòng)工況長(zhǎng)時(shí)間工作。 液壓振動(dòng)臺(tái)的實(shí)質(zhì)是以位置伺服控制為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)加速度信號(hào)控制。為了提高伺服控制系統(tǒng)的性能，本文采用三狀態(tài)控制提高系統(tǒng)的阻尼比和頻寬，利用Simulink對(duì)該控制算法進(jìn)行驗(yàn)證，在合理配置控制器參數(shù)后系統(tǒng)的指標(biāo)得到了很大的提升。采用跟蹤微分器解決了角位置信號(hào)微分后信號(hào)失真的問題，得到了較準(zhǔn)確的角加速度信號(hào)。在位置閉環(huán)控制的基礎(chǔ)上，采用迭代學(xué)習(xí)控制實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)臺(tái)的加速度控制，通過對(duì)輸入信號(hào)的調(diào)節(jié)能夠使輸出信號(hào)很好地復(fù)現(xiàn)目標(biāo)信號(hào)，解決了幅值衰減問題。 最后利用系統(tǒng)辨識(shí)得到實(shí)際系統(tǒng)參數(shù)，根據(jù)上述參數(shù)配置三狀態(tài)控制器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)位置閉環(huán)控制，再引入迭代學(xué)習(xí)控制實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的加速度信號(hào)控制。通過C++Builder開發(fā)控制軟件，完成了定頻正弦振動(dòng)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明采用三狀態(tài)控制和迭代學(xué)習(xí)控制對(duì)液壓角振動(dòng)臺(tái)的加速度閉環(huán)控制有著很好的效果。
【關(guān)鍵詞】：角振動(dòng)臺(tái) 擺動(dòng)馬達(dá) 靜壓支承 三狀態(tài)控制 迭代學(xué)習(xí)控制
【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】：2014
【分類號(hào)】：TH137
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目錄6-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題來源及研究意義9-10
• 1.2 電液伺服振動(dòng)臺(tái)的發(fā)展歷程10-13
• 1.3 電液伺服液壓角振動(dòng)臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)13-14
• 1.4 課題主要研究?jī)?nèi)容14-15
• 第2章 靜壓支承擺動(dòng)液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)15-42
• 2.1 引言15-16
• 2.2 擺動(dòng)液壓馬達(dá)的基本結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)16-18
• 2.3 流體靜壓支承軸承的設(shè)計(jì)18-29
• 2.3.1 靜壓支承技術(shù)的原理18-19
• 2.3.2 毛細(xì)管節(jié)流器的原理及設(shè)計(jì)19-20
• 2.3.3 靜壓向心軸承的設(shè)計(jì)20-25
• 2.3.4 靜壓推力軸承的設(shè)計(jì)25-28
• 2.3.5 靜壓軸承節(jié)流比優(yōu)化及性能分析28-29
• 2.4 擺動(dòng)液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)方案29-31
• 2.5 擺動(dòng)馬達(dá)泄漏分析31-36
• 2.5.1 擺動(dòng)液壓馬達(dá)的泄漏途徑31-32
• 2.5.3 擺動(dòng)馬達(dá)的徑向泄漏32-33
• 2.5.4 擺動(dòng)液壓馬達(dá)的端面泄漏33-34
• 2.5.5 擺動(dòng)液壓馬達(dá)關(guān)鍵尺寸公差與泄漏34-36
• 2.6 擺動(dòng)液壓馬達(dá)摩擦力分析36-38
• 2.7 擺動(dòng)液壓馬達(dá)靜力學(xué)分析及模態(tài)分析38-41
• 2.7.1 軸的扭轉(zhuǎn)剛度分析38-39
• 2.7.2 轉(zhuǎn)子裝配體的模態(tài)分析39-40
• 2.7.3 擺動(dòng)液壓馬達(dá)裝配體的靜力學(xué)分析40-41
• 2.8 小結(jié)41-42
• 第3章 液壓伺服系統(tǒng)建模及三狀態(tài)控制器的設(shè)計(jì)42-61
• 3.1 引言42
• 3.2 電液位置伺服系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立42-48
• 3.2.1 伺服閥口線性化流量方程43
• 3.2.2 擺動(dòng)馬達(dá)流量連續(xù)性方程43
• 3.2.3 擺動(dòng)馬達(dá)和負(fù)載的力矩平衡方程43-44
• 3.2.4 閥控液壓馬達(dá)的傳遞函數(shù)44-45
• 3.2.5 電液伺服閥的傳遞函數(shù)45
• 3.2.6 伺服放大器的傳遞函數(shù)45
• 3.2.7 閥控?cái)[動(dòng)馬達(dá)位置伺服系統(tǒng)傳遞函數(shù)45-46
• 3.2.8 電液位置伺服控制系統(tǒng)的仿真46-48
• 3.3 非線性跟蹤微分器的設(shè)計(jì)48-50
• 3.3.1 經(jīng)典微分器的“噪聲放大”效應(yīng)48-49
• 3.3.2 非線性跟蹤微分器及其仿真49-50
• 3.4 參考信號(hào)發(fā)生器50-51
• 3.5 三狀態(tài)控制器的設(shè)計(jì)51-60
• 3.5.1 三狀態(tài)控制原理51-52
• 3.5.2 利用根軌跡法配置三狀態(tài)控制器52-58
• 3.5.3 三狀態(tài)控制器的性能分析58-60
• 3.6 小結(jié)60-61
• 第4章 電液伺服角振動(dòng)臺(tái)的加速度迭代學(xué)習(xí)控制61-69
• 4.1 引言61
• 4.2 迭代學(xué)習(xí)控制的原理61-65
• 4.2.1 迭代學(xué)習(xí)控制的基本原理61-62
• 4.2.2 開環(huán)與閉環(huán)迭代學(xué)習(xí)控制62-63
• 4.2.3 PID 型迭代學(xué)習(xí)律及其主要問題63-64
• 4.2.4 離散型迭代學(xué)習(xí)控制的計(jì)算步驟64-65
• 4.3 迭代學(xué)習(xí)控制算法仿真65-68
• 4.3.1 Simulink-Matlab 仿真模型65
• 4.3.2 仿真曲線分析65-68
• 4.4 小結(jié)68-69
• 第5章 單軸液壓角振動(dòng)臺(tái)控制實(shí)驗(yàn)69-81
• 5.1 引言69
• 5.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成及工作原理69-72
• 5.2.1 系統(tǒng)硬件組成69-70
• 5.2.2 控制程序設(shè)計(jì)70-72
• 5.3 液壓角振動(dòng)臺(tái)伺服控制系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)72-74
• 5.3.1 系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)性能實(shí)驗(yàn)72-73
• 5.3.2 系統(tǒng)頻率特性實(shí)驗(yàn)73-74
• 5.4 跟蹤微分器實(shí)驗(yàn)74-75
• 5.5 系統(tǒng)辨識(shí)實(shí)驗(yàn)75
• 5.6 三狀態(tài)控制實(shí)驗(yàn)75-79
• 5.7 迭代學(xué)習(xí)控制實(shí)驗(yàn)79-80
• 5.8 小結(jié)80-81
• 結(jié)論81-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文86-88
• 致謝88

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：754057