本文關(guān)鍵詞：軸耦合道路模擬試驗臺的六維力波形復(fù)現(xiàn)控制方法研究

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【摘要】：六自由度軸耦合道路模擬試驗臺是目前最具代表性的汽車疲勞試驗設(shè)備,但我國尚沒有能力獨自完成該產(chǎn)品的開發(fā),其核心問題之一是控制技術(shù)的研究。本文以哈爾濱工業(yè)大學(xué)在研項目“軸耦合道路模擬試驗臺”為背景,針對六維力波形復(fù)現(xiàn)控制技術(shù)進行了系統(tǒng)的分析與研究。本文首先對ADAMS模型進行完善,以解決聯(lián)合仿真中模型容易發(fā)散的問題,并在此基礎(chǔ)上建立完整的汽車負載模型,完成四角配置的整車模擬樣機模型。在逆運動學(xué)基礎(chǔ)上,采用Newton-Euler法,利用矢量的叉乘與點乘約掉眾多無關(guān)未知約束力,最終建立了液壓作動器、雙臂曲柄以及臺架的逆動力學(xué)模型,從而完成由臺架六維力到六個液壓缸驅(qū)動力的模型建立。綜合分析負載特性,建立垂直方向雙自由度以及其他方向單自由度液壓系統(tǒng)模型,并通過二階振蕩環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、滯后校正及PID控制等進行校正,得到理想的單通道電液伺服力控制效果�？紤]激勵信號的設(shè)定直接影響系統(tǒng)頻響函數(shù)辨識精度,本文首先給出時域信號到功率譜密度的Welch法以及功率譜密度到時域信號的諧波疊加法與時域隨機化法,并針對系統(tǒng)辨識提出參數(shù)辨識以及非參數(shù)辨識兩種方法。參數(shù)辨識采用隨機信號單點激勵的方式,應(yīng)用殘差平方和估計出系統(tǒng)模型的結(jié)構(gòu),并在SISO遞推最小二乘算法的基礎(chǔ)上擴展到MIMO算法,辨識得到6個自由度的頻響函數(shù)矩陣。非參數(shù)辨識中依次給出頻響函數(shù)的H1法、H2法以及改進后的H3與H4算法,激勵信號采用多點隨機激勵的多正弦信號輸入從而提高辨識精度,采用相干函數(shù)作為判別標準,獲得不同采樣周期對頻響函數(shù)辨識精度的影響規(guī)律。僅依靠伺服控制難以滿足系統(tǒng)的控制精度要求,因此需要六維力波形復(fù)現(xiàn)技術(shù)提高系統(tǒng)的加載精度。考慮實際道路模擬試驗,采用諧波疊加法再現(xiàn)了路面不平度的位移及加速度信號,并以此作為頻響函數(shù)辨識及迭代控制的輸入。采用奇異值截斷法以及修正法對辨識得到的頻響函數(shù)中較小的奇異值進行處理,然后采用廣義逆的理論求解系統(tǒng)的阻抗函數(shù),從而保證迭代算法的穩(wěn)定性。針對驅(qū)動信號的修正,采用分段迭代法以及變修正系數(shù)的迭代改進算法,提高迭代算法的收斂速度以及穩(wěn)定性。最終搭建出六維力波形復(fù)現(xiàn)控制的整體系統(tǒng)仿真模型,并通過仿真獲得較理想的單自由度和六自由度的波形復(fù)現(xiàn)效果。最后,采用新型直驅(qū)式容積伺服關(guān)節(jié)驅(qū)動系統(tǒng)進行實驗,驗證了時域波形再現(xiàn)算法的有效性與通用性。
【關(guān)鍵詞】：軸耦合道路模擬試驗臺 六維力波形復(fù)現(xiàn)控制 系統(tǒng)辨識 迭代控制 逆動力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U467.52
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題的來源及研究的背景和意義10-11
• 1.1.1 課題來源10
• 1.1.2 課題研究的背景和意義10-11
• 1.2 軸耦合道路模擬試驗臺的國內(nèi)外研究發(fā)展及現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 國外道路模擬試驗臺的研究發(fā)展及現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 國內(nèi)道路模擬試驗臺的研究發(fā)展及現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 道路模擬試驗臺的研究現(xiàn)狀簡析14-15
• 1.3 國內(nèi)外道路模擬試驗控制技術(shù)的研究發(fā)展及現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 軸耦合道路模擬控制技術(shù)概述15-16
• 1.3.2 振動控制系統(tǒng)的國內(nèi)外研究發(fā)展及現(xiàn)狀16-17
• 1.3.3 振動控制技術(shù)簡析17-18
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容18-19
• 第2章 6-DOF軸耦合道路模擬試驗臺系統(tǒng)建模19-36
• 2.1 引言19
• 2.2 軸耦合試驗臺設(shè)計指標及虛擬樣機模型完善19-21
• 2.3 試驗臺逆動力學(xué)建模21-28
• 2.3.1 液壓作動器的受力分析22-24
• 2.3.2 3~6 號雙臂曲柄受力分析24-25
• 2.3.3 臺架受力分析25-27
• 2.3.4 1、2 號液壓作動器驅(qū)動力的求解27-28
• 2.4 六維力分解模型的驗證28-30
• 2.5 電液伺服力控制研究30-35
• 2.5.1 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立30-34
• 2.5.2 電液伺服力控制研究34-35
• 2.6 本章小結(jié)35-36
• 第3章 試驗臺頻響函數(shù)辨識方法的研究36-51
• 3.1 引言36
• 3.2 功率譜密度與時域信號的相互轉(zhuǎn)換36-39
• 3.2.1 時域信號到功率譜密度的轉(zhuǎn)換36-37
• 3.2.2 功率譜密度到時域信號的轉(zhuǎn)換37-39
• 3.3 基于參數(shù)模型的頻響函數(shù)辨識方法39-46
• 3.3.1 SISO遞推最小二乘辨識40-42
• 3.3.2 MIMO遞推最小二乘辨識42-46
• 3.4 基于非參數(shù)模型的頻響函數(shù)辨識方法46-50
• 3.4.1 頻響函數(shù)估計方法46-47
• 3.4.2 頻響函數(shù)辨識47-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 第4章 六維力波形復(fù)現(xiàn)控制算法的研究51-69
• 4.1 引言51
• 4.2 路面不平度信號再現(xiàn)51-55
• 4.2.1 路面不平度功率譜密度描述52-53
• 4.2.2 諧波疊加法53-54
• 4.2.3 積分白噪聲法54-55
• 4.3 基于廣義逆理論的系統(tǒng)阻抗函數(shù)的求取55-59
• 4.3.1 廣義逆理論55-56
• 4.3.2 迭代算法的穩(wěn)定性分析56-59
• 4.4 六維力波形控制算法59-61
• 4.4.1 精度指標59
• 4.4.2 迭代修正驅(qū)動信號59-61
• 4.5 仿真分析61-68
• 4.6 本章小結(jié)68-69
• 第5章 實驗研究69-75
• 5.1 引言69
• 5.2 新型直驅(qū)式容積伺服關(guān)節(jié)驅(qū)動系統(tǒng)介紹69-71
• 5.2.1 硬件組成69-70
• 5.2.2 軟件組成70-71
• 5.3 基于時域再現(xiàn)技術(shù)的系統(tǒng)仿真分析71-73
• 5.4 實驗分析73-74
• 5.5 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論75-77
• 參考文獻77-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文82-84
• 致謝84

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1 孫翔,童德春,林郁正;X-波段軸耦合駐波電子直線加速管物理設(shè)計與研究[J];原子能科學(xué)技術(shù);1998年04期

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1 劉亞彬;軸耦合試驗臺基于模型的六維力加載控制策略研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 杜貞棉;軸耦合道路模擬試驗臺的六維力波形復(fù)現(xiàn)控制方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

3 王繼龍;軸耦合道路模擬試驗臺逆動力學(xué)及輸出力控制系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

4 李慧;線形同軸耦合微波等離子體診斷及硅薄膜制備[D];大連理工大學(xué);2014年

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本文編號：700251