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

1、采用多點(diǎn)激勵的振動試驗(yàn)?zāi)軌虮葐吸c(diǎn)激勵更真實(shí)地模擬結(jié)構(gòu)在實(shí)際工作下的振動環(huán)境,更好地保障其在實(shí)際使用過程中的可靠性和安全性,這是振動試驗(yàn)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(diǎn)隨機(jī)振動和多點(diǎn)正弦振動試驗(yàn)為應(yīng)用背景,對多振動臺隨機(jī)激勵和多點(diǎn)正弦激勵的振動試驗(yàn)控制系統(tǒng)進(jìn)行了深入的理論分析、算法模擬和試驗(yàn)研究。 對時(shí)域隨機(jī)信號的生成方法進(jìn)行了深入地研究。提出了基于時(shí)域隨機(jī)化技術(shù)的改進(jìn)方法。采用連續(xù)均勻分布的隨機(jī)相位

2、代替原來以寄存器移位方式生成的離散隨機(jī)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(jī)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(jìn)行FIR濾波器設(shè)計(jì),并耦合濾波獨(dú)立白噪聲序列得到滿足相干要求的多維時(shí)域隨機(jī)信號。提出了一種用譜矩陣的正定性作為其是否物理可實(shí)現(xiàn)的判定條件。這對給定的譜矩陣的物理可實(shí)現(xiàn)性判斷提供了依據(jù)。 對雙振動臺隨機(jī)振動控制系統(tǒng)的理論和控制算法

3、進(jìn)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(diǎn)加權(quán)控制譜的實(shí)現(xiàn)問題。結(jié)合譜的比例均方根修正算法,首次實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)最大值、多點(diǎn)最小值和多點(diǎn)加權(quán)平均的綜合譜控制。 研究了多點(diǎn)正弦激勵振動試驗(yàn)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(diǎn)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(jì),克服了多點(diǎn)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(shí)現(xiàn)提供了理論依據(jù)和保障。 完成了雙振動臺隨機(jī)振動和多點(diǎn)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(jī),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(jìn),可擴(kuò)充性強(qiáng)。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(hù)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(shí)間。 對所開發(fā)的雙振動臺隨機(jī)振動和多點(diǎn)正弦振動控制系統(tǒng)進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用性研究。首先,在實(shí)驗(yàn)室針對不同小型試件進(jìn)行了長期的實(shí)驗(yàn),對所提的各種理論和算法進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和修正;其次,在工程現(xiàn)場進(jìn)行了多次實(shí)際大型工程試件試驗(yàn),進(jìn)

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