多輸入多輸出隨機(jī)振動試驗(yàn)控制算法及若干問題研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、多輸入多輸出(MIMO)隨機(jī)振動試驗(yàn)具有比單點(diǎn)振動試驗(yàn)更好的振動環(huán)境模擬能力,能夠檢驗(yàn)出更多的潛在可靠性和安全性問題,對于經(jīng)濟(jì)和國防等的發(fā)展和進(jìn)步具有重要意義。多輸入多輸出隨機(jī)振動試驗(yàn)已經(jīng)被寫入最新的美軍標(biāo)MIL-STD-810G中,國內(nèi)外越來越重視多輸入多輸出隨機(jī)振動試驗(yàn)。
   本文以多點(diǎn)線性振動試驗(yàn)控制理論為基礎(chǔ),研究了多輸入多輸出隨機(jī)振動試驗(yàn)控制中的相關(guān)問題。
   基于數(shù)字信號處理的全相位譜分析理論,提出了用于

2、改善MIMO隨機(jī)振動試驗(yàn)控制效果的全相位頻響函數(shù)估計方法。分析了頻響函數(shù)估計不準(zhǔn)對多輸入多輸出隨機(jī)振動試驗(yàn)控制的影響。介紹了全相位譜估計理論并將之引入到頻響函數(shù)估計中,構(gòu)成了全相位頻響函數(shù)估計方法,該方法改善了多輸入多輸出隨機(jī)振動試驗(yàn)控制效果。
   分析了MIMO頻響函數(shù)估計中的內(nèi)存激勵信號和實(shí)測響應(yīng)信號之間的關(guān)系和不同步原因,提出了用于同步兩種信號的二次相關(guān)法。對VXI數(shù)字信號發(fā)送和采集系統(tǒng)的工作流程作了介紹,對信號發(fā)送和采

3、集過程中信號之間的同步問題。通過理論分析,根據(jù)激勵信號和響應(yīng)信號之間的關(guān)系,提出了基于相關(guān)函數(shù)和隨機(jī)減量法的二次相關(guān)法,計算得到了由計算機(jī)生成的內(nèi)存激勵信號和VXI實(shí)測的響應(yīng)信號之間的時間對應(yīng)關(guān)系。
   研究了時域隨機(jī)化過程的“加窗”和“疊加”過程,提出了一種改進(jìn)的隨機(jī)驅(qū)動信號生成方法。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),生成的隨機(jī)驅(qū)動信號的頻譜和期望的驅(qū)動頻譜不一致,從而造成多輸入多輸出隨機(jī)振動試驗(yàn)控制結(jié)果中總是存在超標(biāo)譜線。通過對時域隨機(jī)化過程

4、中的“加窗”和“疊加”兩個部分的分析,本文提出了改進(jìn)的隨機(jī)驅(qū)動信號生成方法,在不改變譜線數(shù)的前提下增加偽隨機(jī)驅(qū)動信號長度并采用四幀疊加的方法,改善了隨機(jī)驅(qū)動信號的生成質(zhì)量,改善了隨機(jī)振動控制的效果。
   分析了影響MIMO隨機(jī)振動試驗(yàn)控制精度的因素,提出了兼顧快速修正和提高試驗(yàn)控制精度的變參數(shù)PID控制算法。將PID控制思想引入到多輸入多輸出隨機(jī)振動試驗(yàn)控制中,在對數(shù)坐標(biāo)下引入比例、積分、微分控制環(huán)節(jié),然后轉(zhuǎn)變到線性坐標(biāo)下。根

5、據(jù)響應(yīng)譜和參考譜之間的誤差,動態(tài)的調(diào)整PID控制參數(shù),完成了變參數(shù)PID控制算法,實(shí)現(xiàn)了在保證快速修正的條件下,提高了隨機(jī)振動試驗(yàn)控制精度。
   對比分析了差分控制算法和比例均方根控制算法,提出了具有穩(wěn)定收斂的自譜和互譜控制特性的矩陣冪次控制算法。理論推導(dǎo)了矩陣冪次控制算法,并對比分析了差分控制算法、比例均方根控制算法和矩陣冪次控制算法的各自特點(diǎn),指出了差分控制算法存在“負(fù)值問題”的原因及后果。差分控制算法的誤差假設(shè)和誤差修正

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