三自由度電液振動臺時域波形復現(xiàn)控制策略研究.pdf

1、電液振動臺作為關鍵的基礎實驗裝備廣泛應用于市政和建筑工程，工程材料高頻疲勞試驗，汽車道路模擬試驗，水壩、高層建筑等大型工程的抗震試驗等，以實現(xiàn)對真實振動環(huán)境的模擬。
　　本文以哈工大電液伺服仿真與試驗系統(tǒng)研究所承擔的“985工程”二期——“冗余驅(qū)動的六自由度液壓振動系統(tǒng)研究”為背景，對電液振動臺試驗系統(tǒng)的三自由度時域波形復現(xiàn)控制策略在理論和實驗上進行深入研究。
　　電液振動臺伺服控制系統(tǒng)由自由度獨立控制、壓力鎮(zhèn)定控制器及三狀

2、態(tài)控制器組成。自由度獨立控制實現(xiàn)自由度信號與各激振器之間的轉換。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臺控制領域的一個基本控制器用于提高電液振動臺的動態(tài)特性。為了減少調(diào)試參數(shù)并提高加速度波形復現(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。仿真和實驗結果表明，所提出的等效原則及其復合控制策略能夠減少調(diào)試參數(shù)并提高加速度波形復現(xiàn)精度。
　　在電液振動臺離線時域波形復現(xiàn)中，本文利

3、用遞推最小二乘(RLS)算法辨識三自由度振動臺的加速度閉環(huán)系統(tǒng)的頻響函數(shù)，提高了加速度頻響函數(shù)的辨識精度，并獲得了較好的實驗結果。針對基于非參數(shù)頻響函數(shù)估計進行均衡時存在的問題，本文采用基于參數(shù)模型的均衡技術以提高三自由度電液振動臺加速度閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)特性。采用遞推增廣最小二乘算法(RELS)獲得的電液振動臺加速度閉環(huán)系統(tǒng)的參數(shù)模型可能是一個非最小相位系統(tǒng)，其逆?zhèn)鬟f函數(shù)是一個不穩(wěn)定的系統(tǒng)。本文利用零相差跟蹤技術及泰勒級數(shù)展開對加速度逆?zhèn)?/p>

4、遞函數(shù)進行了設計，并采用改進的內(nèi)?？刂坪蛯崟r反饋控制器以減小模型偏差。理論分析和實驗結果均表明所提出的復合控制策略獲得了較滿意的結果。由于基于非參數(shù)模型均衡技術的運算量和基于參數(shù)模型均衡技術在設計過程中的復雜性，進一步采用自適應逆建模辨識振動臺加速度閉環(huán)系統(tǒng)的逆?zhèn)鬟f函數(shù)，并通過實驗驗證了其有效性。
　　在前饋補償基礎上，本文采用離線迭代控制進一步提高波形復現(xiàn)精度。針對傳統(tǒng)離線迭代控制存在收斂速度較慢的問題，提出一種改進的迭代控制策

5、略：首先采用基于參數(shù)模型的復合控制策略對振動臺加速度閉環(huán)系統(tǒng)進行均衡，在此基礎上再進行離線迭代。理論分析和實驗結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現(xiàn)精度。
　　針對電液振動臺在線時域波形復現(xiàn)存在收斂速度較慢問題，本文提出了一種復合控制策略：首先采用基于參數(shù)模型的復合控制策略對電液振動臺加速度閉環(huán)系統(tǒng)進行均衡，在此基礎上進行在線自適應逆控制。該復合控制策略結合了前饋補償和自適應逆控制的雙重優(yōu)點：在線自適應逆控