【摘要】：相對于傳統(tǒng)電磁振動臺,新型電磁永磁直驅(qū)振動臺具有散熱小、輸出頻帶范圍寬、無互感現(xiàn)象、波形易控制等優(yōu)點,更加適用于環(huán)境振動測試實驗。然而,由于磁場分布不均勻、框架傾斜振動、磁滯等非線性因素嚴(yán)重增加了低頻波形失真度,影響了振動臺的低頻使用性能。此外,振動臺測試國家標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定5 Hz以下頻率段的位移測試指標(biāo)與方法。航天件振動測試中,力的“過實驗”現(xiàn)象將造成被測試件的嚴(yán)重損壞。因此,本文以新型電磁振動臺為研究對象,深入開展了建模與失真機理分析、新型振動臺測試、波形跟蹤控制、力限控制、磁滯非線性抑制幾個方面的研究。具體的研究內(nèi)容如下:介紹了一種電磁永磁直驅(qū)機理,應(yīng)用哈密頓原理建立了電磁永磁驅(qū)動機構(gòu)力學(xué)模型,共軛等徑凸輪等效速度的設(shè)計減小了模型的非線性因素,在此基礎(chǔ)上得到振動臺系統(tǒng)動力學(xué)模型與其簡化線性模型。進一步,仿真分析了系統(tǒng)輸出特性與波形失真情況,并從驅(qū)動結(jié)構(gòu)與安裝加工等方面分析其波形失真機理。針對新型電磁振動臺制定了不同于傳統(tǒng)電磁振動臺的測試指標(biāo),針對低頻位移輸出增加了臺面位移幅值均勻度、位移失真度與動態(tài)磁滯特性測試。進一步,搭建平臺測試振動臺開環(huán)性能。最后,對比已有的高性能振動臺,闡釋了新型電磁振動臺的優(yōu)勢:輸出位移大、可實現(xiàn)5 Hz以下低頻振動、波形輸出穩(wěn)定。針對新型電磁振動臺的波形失真問題,應(yīng)用基于Fx-LMS算法的自適應(yīng)逆控制方法進行解決。分析了自適應(yīng)逆控制器的波形跟蹤原理,引入了filtered-x信號,進一步,設(shè)計了基于Fx-LMS算法的自適應(yīng)逆控制器。搭建實驗平臺進行波形跟蹤實驗,結(jié)果表明該算法可以有效跟蹤振動臺1 Hz以上頻率段的正弦波形。波形校正實驗表明,該算法可有效抑制倍頻成分,降低波形失真度。此外,設(shè)計了力限控制系統(tǒng),實現(xiàn)了單頻正弦力信號的波形跟蹤。針對新型電磁振動臺的磁滯非線性問題,采用磁滯分解的方式進行解決,在周期性信號輸入下,將其分解為一個線性增益和一個有界且周期的干擾。針對線性系統(tǒng)設(shè)計了PI控制器,針對磁滯非線性引起的誤差/干擾,設(shè)計了重復(fù)控制器。為避免重復(fù)控制器對非倍頻成分誤差的放大,引入了選頻濾波器,從而設(shè)計了改進型重復(fù)控制器。進一步,設(shè)計了低頻段位移波形跟蹤實驗,實驗結(jié)果表明,改進型重復(fù)控制器實現(xiàn)了1~5 Hz頻率段位移波形的有效跟蹤,減小了磁滯非線性引起的倍頻,降低了波形失真度。
【圖文】：

a. 箭載設(shè)備環(huán)境振動測試[7]b. 平板電腦沖擊測試試驗[8]圖 1-1 振動臺應(yīng)用示例Fig.1-1 Applications of vibration table振動設(shè)備一般分為機械式，液動式，電磁式三類[6]。機械式振動臺利用旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生正弦激振力，具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，，價格低廉的優(yōu)點，但

（a）電磁-永磁直驅(qū)機構(gòu)簡圖 （b）小型化原理樣機圖 1-2 電磁-永磁復(fù)合直驅(qū)方式[18]Fig.1-2 Direct drive of electromagnetic vibration呂揚名[18]提出了一種電磁-永磁復(fù)合直驅(qū)結(jié)構(gòu)，如圖 1-2 所示，利用永
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O441;O32

【參考文獻】

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本文編號：2620884