三自由度電液振動(dòng)臺(tái)時(shí)域波形復(fù)現(xiàn)控制策略研究.pdf

1、電液振動(dòng)臺(tái)作為關(guān)鍵的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)裝備廣泛應(yīng)用于市政和建筑工程，工程材料高頻疲勞試驗(yàn)，汽車(chē)道路模擬試驗(yàn)，水壩、高層建筑等大型工程的抗震試驗(yàn)等，以實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)振動(dòng)環(huán)境的模擬。
　　本文以哈工大電液伺服仿真與試驗(yàn)系統(tǒng)研究所承擔(dān)的“985工程”二期——“冗余驅(qū)動(dòng)的六自由度液壓振動(dòng)系統(tǒng)研究”為背景，對(duì)電液振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)系統(tǒng)的三自由度時(shí)域波形復(fù)現(xiàn)控制策略在理論和實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行深入研究。
　　電液振動(dòng)臺(tái)伺服控制系統(tǒng)由自由度獨(dú)立控制、壓力鎮(zhèn)定控制器及三狀

2、態(tài)控制器組成。自由度獨(dú)立控制實(shí)現(xiàn)自由度信號(hào)與各激振器之間的轉(zhuǎn)換。壓力鎮(zhèn)定控制器用于消除系統(tǒng)存在的內(nèi)力耦合。三狀態(tài)控制器作為電液振動(dòng)臺(tái)控制領(lǐng)域的一個(gè)基本控制器用于提高電液振動(dòng)臺(tái)的動(dòng)態(tài)特性。為了減少調(diào)試參數(shù)并提高加速度波形復(fù)現(xiàn)精度，提出了基于三狀態(tài)反饋位置閉環(huán)的逆?zhèn)鬟f函數(shù)與三狀態(tài)前饋控制器等效原則。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提出的等效原則及其復(fù)合控制策略能夠減少調(diào)試參數(shù)并提高加速度波形復(fù)現(xiàn)精度。
　　在電液振動(dòng)臺(tái)離線時(shí)域波形復(fù)現(xiàn)中，本文利

3、用遞推最小二乘(RLS)算法辨識(shí)三自由度振動(dòng)臺(tái)的加速度閉環(huán)系統(tǒng)的頻響函數(shù)，提高了加速度頻響函數(shù)的辨識(shí)精度，并獲得了較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。針對(duì)基于非參數(shù)頻響函數(shù)估計(jì)進(jìn)行均衡時(shí)存在的問(wèn)題，本文采用基于參數(shù)模型的均衡技術(shù)以提高三自由度電液振動(dòng)臺(tái)加速度閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。采用遞推增廣最小二乘算法(RELS)獲得的電液振動(dòng)臺(tái)加速度閉環(huán)系統(tǒng)的參數(shù)模型可能是一個(gè)非最小相位系統(tǒng)，其逆?zhèn)鬟f函數(shù)是一個(gè)不穩(wěn)定的系統(tǒng)。本文利用零相差跟蹤技術(shù)及泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)對(duì)加速度逆?zhèn)?/p>

4、遞函數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并采用改進(jìn)的內(nèi)?？刂坪蛯?shí)時(shí)反饋控制器以減小模型偏差。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明所提出的復(fù)合控制策略獲得了較滿意的結(jié)果。由于基于非參數(shù)模型均衡技術(shù)的運(yùn)算量和基于參數(shù)模型均衡技術(shù)在設(shè)計(jì)過(guò)程中的復(fù)雜性，進(jìn)一步采用自適應(yīng)逆建模辨識(shí)振動(dòng)臺(tái)加速度閉環(huán)系統(tǒng)的逆?zhèn)鬟f函數(shù)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其有效性。
　　在前饋補(bǔ)償基礎(chǔ)上，本文采用離線迭代控制進(jìn)一步提高波形復(fù)現(xiàn)精度。針對(duì)傳統(tǒng)離線迭代控制存在收斂速度較慢的問(wèn)題，提出一種改進(jìn)的迭代控制策

5、略：首先采用基于參數(shù)模型的復(fù)合控制策略對(duì)振動(dòng)臺(tái)加速度閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行均衡，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行離線迭代。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明所提出的迭代控制在很大程度上提高了收斂速度和波形復(fù)現(xiàn)精度。
　　針對(duì)電液振動(dòng)臺(tái)在線時(shí)域波形復(fù)現(xiàn)存在收斂速度較慢問(wèn)題，本文提出了一種復(fù)合控制策略：首先采用基于參數(shù)模型的復(fù)合控制策略對(duì)電液振動(dòng)臺(tái)加速度閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行均衡，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行在線自適應(yīng)逆控制。該復(fù)合控制策略結(jié)合了前饋補(bǔ)償和自適應(yīng)逆控制的雙重優(yōu)點(diǎn)：在線自適應(yīng)逆控