多輸入多輸出振動試驗控制系統(tǒng)的理論、算法及實現(xiàn).pdf_第1頁
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文檔簡介

1、采用多點激勵的振動試驗?zāi)軌虮葐吸c激勵更真實地模擬結(jié)構(gòu)在實際工作下的振動環(huán)境,更好地保障其在實際使用過程中的可靠性和安全性,這是振動試驗技術(shù)的新發(fā)展。本文以多輸入多輸出線性控制系統(tǒng)理論為基礎(chǔ),以多點隨機振動和多點正弦振動試驗為應(yīng)用背景,對多振動臺隨機激勵和多點正弦激勵的振動試驗控制系統(tǒng)進行了深入的理論分析、算法模擬和試驗研究。 對時域隨機信號的生成方法進行了深入地研究。提出了基于時域隨機化技術(shù)的改進方法。采用連續(xù)均勻分布的隨機相位

2、代替原來以寄存器移位方式生成的離散隨機相位,這不但提高了信號的生成質(zhì)量,而且使編程過程更簡單。提出了一種利用FIR濾波器生成隨機驅(qū)動信號的新方法。將譜矩陣用Cholesky分解,對分解所得的下三角陣元素進行FIR濾波器設(shè)計,并耦合濾波獨立白噪聲序列得到滿足相干要求的多維時域隨機信號。提出了一種用譜矩陣的正定性作為其是否物理可實現(xiàn)的判定條件。這對給定的譜矩陣的物理可實現(xiàn)性判斷提供了依據(jù)。 對雙振動臺隨機振動控制系統(tǒng)的理論和控制算法

3、進行了深入地研究和探索。提出了譜修正的比例均方根算法。該算法能夠快速平穩(wěn)地使控制譜得到收斂,并且譜的均衡過程平滑、快捷、穩(wěn)定。提出了用最優(yōu)條件數(shù)選取主控矩陣的方法。該法具有最優(yōu)的數(shù)值穩(wěn)定性,能夠解決多點加權(quán)控制譜的實現(xiàn)問題。結(jié)合譜的比例均方根修正算法,首次實現(xiàn)了多點最大值、多點最小值和多點加權(quán)平均的綜合譜控制。 研究了多點正弦激勵振動試驗控制系統(tǒng)的相關(guān)理論和控制算法。提出了多輸入多輸出正弦振動響應(yīng)幅值和相位協(xié)調(diào)控制方法,以及在多

4、點正弦振動響應(yīng)得到控制下同步測取系統(tǒng)頻響矩陣的方法。該方法根據(jù)振動方程求極小最小解作為對頻響矩陣的估計,克服了多點正弦激勵下頻響函數(shù)測試中的奇異性問題。推導(dǎo)出了對于具有不確定性攝動系統(tǒng)迭代收斂的必要條件。該條件為上述算法的實現(xiàn)提供了理論依據(jù)和保障。 完成了雙振動臺隨機振動和多點正弦振動控制系統(tǒng)的開發(fā)工作。系統(tǒng)基于工業(yè)控制PC機,采用VXI和高精度的DAQ板為信號采集和發(fā)送的硬件平臺,整體構(gòu)架先進,可擴充性強。采用VC++為軟件開

5、發(fā)語言,用多線程編程技術(shù),控制系統(tǒng)具有良好的交互性能和安全保護措施。在編程過程中,引入了Intel公司針對奔騰處理器優(yōu)化的數(shù)字信號處理程序庫(SPL),使信號處理速度大幅度提高,有效地減少了控制回路時間。 對所開發(fā)的雙振動臺隨機振動和多點正弦振動控制系統(tǒng)進行了大量的實驗和應(yīng)用性研究。首先,在實驗室針對不同小型試件進行了長期的實驗,對所提的各種理論和算法進行了大量的實驗驗證和修正;其次,在工程現(xiàn)場進行了多次實際大型工程試件試驗,進

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