主動隔振器是超精密測量儀器正常運行的重要保障,隔振器通過衰減來自地基的振動保證工作臺的穩(wěn)定。主動隔振器抑制的地基振動具有頻帶寬、幅值小、振源復(fù)雜等特點,因此要求主動隔振器起始隔振頻率低,中高頻衰減能力強。在主動隔振器中,一般采用前饋與反饋結(jié)合的控制方式,其中反饋控制主要是抑制諧振峰,前饋控制能降低隔振器起始隔振頻率,增加中高頻衰減能力。所以本文旨在設(shè)計性能優(yōu)越的前饋控制器來降低隔振器起始隔振頻率,增加中高頻衰減能力。本文以空氣彈簧主動隔振器為研究對象,建立主動隔振器初級通道動力學(xué)模型和次級通道動力學(xué)模型并通過開環(huán)辨識實驗確定模型中的剛度系數(shù)、阻尼系數(shù)、電機增益和時間常數(shù),通過比較理論模型頻率響應(yīng)曲線和辨識模型頻率響應(yīng)曲線發(fā)現(xiàn)它們吻合度很高進而驗證了理論建模和參數(shù)辨識的正確性。由于相位偏移將會對PI前饋控制器的性能產(chǎn)生影響,本文在此基礎(chǔ)上分析了前饋控制通道中各環(huán)節(jié)的相位情況并利用零極點配置法對存在的相位偏移進行補償。由于PI前饋控制器參數(shù)為隔振器的特征參數(shù)并且在實際情況中無法通過理論建模的方式來獲得隔振器精確的特征參數(shù),因此本文在已知前饋控制器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上利用濾波x-LMS控制算法來設(shè)計前饋控制器,使得設(shè)計的前饋控制器具有自整定參數(shù)的能力。最后從時域和頻域兩方面仿真驗證了所設(shè)計前饋控制器的有效性。在完成了前饋控制通道相位補償和前饋控制器設(shè)計后,對研究對象進行了全面的性能測試,測試結(jié)果表明:對前饋控制通道中存在的相位偏移進行補償后,采用自適應(yīng)PI前饋控制器能使主動隔振器在10Hz頻率處衰減率接近-40dB,最大衰減率接近-48dB。測試結(jié)果從時域和頻域兩個方面驗證了本文所設(shè)計前饋控制器的有效性。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TP273;TB535.1
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究綜述
        1.2.1 主動隔振器建模方法
        1.2.2 主動隔振器參數(shù)辨識方法
        1.2.3 相位補償?shù)姆椒?br>        1.2.4 具有自整定控制器參數(shù)的控制方法
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第二章 主動隔振器動力學(xué)建模與參數(shù)辨識
    2.1 引言
    2.2 主動隔振器動力學(xué)建模
        2.2.1 六自由度動力學(xué)方程的建立
            2.2.1.1 初級通道動力學(xué)方程的建立
            2.2.1.2 次級通道動力學(xué)方程的建立
    2.3 參數(shù)辨識
        2.3.1 參數(shù)辨識原理
        2.3.2 參數(shù)辨識實驗
            2.3.2.1 剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)辨識
            2.3.2.2 電機增益和時間常數(shù)辨識
        2.3.3 實驗辨識結(jié)果驗證
    2.4 本章小結(jié)
第三章 前饋控制通道相位補償
    3.1 引言
    3.2 控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
    3.3 前饋控制原理
    3.4 前饋控制通道相位分析
        3.4.1 A/D、D/A轉(zhuǎn)換器
        3.4.2 地音傳感器
        3.4.3 音圈電機
    3.5 前饋控制通道相位補償
    3.6 前饋控制仿真
    3.7 本章小結(jié)
第四章 自適應(yīng)PI前饋控制器設(shè)計
    4.1 引言
    4.2 參數(shù)誤差對PI前饋控制器性能的影響
    4.3 自適應(yīng)PI前饋控制器設(shè)計
        4.3.1 濾波x-LMS控制算法
        4.3.2 自適應(yīng)PI前饋控制器設(shè)計
        4.3.3 濾波x-LMS控制算法收斂性分析
    4.4 自適應(yīng)PI前饋控制器仿真
    4.5 本章小結(jié)
第五章 隔振臺前饋控制實驗研究
    5.1 引言
    5.2 主動隔振系統(tǒng)介紹
    5.3 傳感器、作動器通道設(shè)置
    5.4 主動控制實驗控制模塊介紹
        5.4.1 前饋控制模塊介紹
        5.4.2 反饋控制模塊介紹
    5.5 主動隔振器測試系統(tǒng)介紹
    5.6 實驗結(jié)果與分析
    5.7 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果

【參考文獻】

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本文編號：2869475