本文關(guān)鍵詞：軸耦合道路模擬試驗(yàn)臺(tái)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(yàn)臺(tái)是目前最具代表性的汽車疲勞試驗(yàn)設(shè)備,但我國(guó)尚沒有能力獨(dú)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(xiàng)目“軸耦合道路模擬試驗(yàn)臺(tái)”為背景,針對(duì)六維力波形復(fù)現(xiàn)控制技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析與研究。本文首先對(duì)ADAMS模型進(jìn)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(fù)載模型,完成四角配置的整車模擬樣機(jī)模型。在逆運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)上,采用Newton-Euler法,利用矢量的叉乘與點(diǎn)乘約掉眾多無(wú)關(guān)未知約束力,最終建立了液壓作動(dòng)器、雙臂曲柄以及臺(tái)架的逆動(dòng)力學(xué)模型,從而完成由臺(tái)架六維力到六個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)力的模型建立。綜合分析負(fù)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(jìn)行校正,得到理想的單通道電液伺服力控制效果�？紤]激勵(lì)信號(hào)的設(shè)定直接影響系統(tǒng)頻響函數(shù)辨識(shí)精度,本文首先給出時(shí)域信號(hào)到功率譜密度的Welch法以及功率譜密度到時(shí)域信號(hào)的諧波疊加法與時(shí)域隨機(jī)化法,并針對(duì)系統(tǒng)辨識(shí)提出參數(shù)辨識(shí)以及非參數(shù)辨識(shí)兩種方法。參數(shù)辨識(shí)采用隨機(jī)信號(hào)單點(diǎn)激勵(lì)的方式,應(yīng)用殘差平方和估計(jì)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(kuò)展到MIMO算法,辨識(shí)得到6個(gè)自由度的頻響函數(shù)矩陣。非參數(shù)辨識(shí)中依次給出頻響函數(shù)的H1法、H2法以及改進(jìn)后的H3與H4算法,激勵(lì)信號(hào)采用多點(diǎn)隨機(jī)激勵(lì)的多正弦信號(hào)輸入從而提高辨識(shí)精度,采用相干函數(shù)作為判別標(biāo)準(zhǔn),獲得不同采樣周期對(duì)頻響函數(shù)辨識(shí)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�？紤]實(shí)際道路模擬試驗(yàn),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(hào),并以此作為頻響函數(shù)辨識(shí)及迭代控制的輸入。采用奇異值截?cái)喾ㄒ约靶拚▽?duì)辨識(shí)得到的頻響函數(shù)中較小的奇異值進(jìn)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(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的修正,采用分段迭代法以及變修正系數(shù)的迭代改進(jìn)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(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了時(shí)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(yàn)臺(tái) 六維力波形復(fù)現(xiàn)控制 系統(tǒng)辨識(shí) 迭代控制 逆動(dòng)力學(xué)
【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】：2016
【分類號(hào)】：U467.52
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題的來(lái)源及研究的背景和意義10-11
• 1.1.1 課題來(lái)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(yàn)臺(tái)的國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展及現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 國(guó)外道路模擬試驗(yàn)臺(tái)的研究發(fā)展及現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)道路模擬試驗(yàn)臺(tái)的研究發(fā)展及現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 道路模擬試驗(yàn)臺(tái)的研究現(xiàn)狀簡(jiǎn)析14-15
• 1.3 國(guó)內(nèi)外道路模擬試驗(yàn)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(dòng)控制系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展及現(xiàn)狀16-17
• 1.3.3 振動(dòng)控制技術(shù)簡(jiǎn)析17-18
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 第2章 6-DOF軸耦合道路模擬試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)建模19-36
• 2.1 引言19
• 2.2 軸耦合試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)指標(biāo)及虛擬樣機(jī)模型完善19-21
• 2.3 試驗(yàn)臺(tái)逆動(dòng)力學(xué)建模21-28
• 2.3.1 液壓作動(dòng)器的受力分析22-24
• 2.3.2 3~6 號(hào)雙臂曲柄受力分析24-25
• 2.3.3 臺(tái)架受力分析25-27
• 2.3.4 1、2 號(hào)液壓作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)力的求解27-28
• 2.4 六維力分解模型的驗(yàn)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(yàn)臺(tái)頻響函數(shù)辨識(shí)方法的研究36-51
• 3.1 引言36
• 3.2 功率譜密度與時(shí)域信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換36-39
• 3.2.1 時(shí)域信號(hào)到功率譜密度的轉(zhuǎn)換36-37
• 3.2.2 功率譜密度到時(shí)域信號(hào)的轉(zhuǎn)換37-39
• 3.3 基于參數(shù)模型的頻響函數(shù)辨識(shí)方法39-46
• 3.3.1 SISO遞推最小二乘辨識(shí)40-42
• 3.3.2 MIMO遞推最小二乘辨識(shí)42-46
• 3.4 基于非參數(shù)模型的頻響函數(shù)辨識(shí)方法46-50
• 3.4.1 頻響函數(shù)估計(jì)方法46-47
• 3.4.2 頻響函數(shù)辨識(shí)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(hào)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(biāo)59
• 4.4.2 迭代修正驅(qū)動(dòng)信號(hào)59-61
• 4.5 仿真分析61-68
• 4.6 本章小結(jié)68-69
• 第5章 實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(shí)域再現(xiàn)技術(shù)的系統(tǒng)仿真分析71-73
• 5.4 實(shí)驗(yàn)分析73-74
• 5.5 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論75-77
• 參考文獻(xiàn)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

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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(jì)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(yàn)臺(tái)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(yàn)臺(tái)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(yàn)臺(tái)逆動(dòng)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(hào)：700251