多軸向多激勵振動控制的研究與實現(xiàn).pdf

1、振動環(huán)境試驗在考察結(jié)構(gòu)的耐久性、可靠性方面具有十分重要的作用。單激勵單軸向振動試驗控制技術(shù)雖然經(jīng)過長期的發(fā)展已經(jīng)成熟并具有完善的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，但是在生產(chǎn)和科研的過程中卻逐漸暴露出缺陷，如對大型試件進(jìn)行測試時無法提供足夠推力、無法模擬真實的多維振動環(huán)境等。因此，多激勵多軸向振動試驗控制技術(shù)成為振動環(huán)境測試領(lǐng)域新的發(fā)展方向。現(xiàn)代控制理論可以解決多輸入多輸出問題，H-控制理論對模型不確定性具有很好的魯棒性能，但是卻在實際應(yīng)用中受到了局限。將H-控

2、制理論應(yīng)用于實際的工程領(lǐng)域中，也成為研究的熱點問題。
　　 本文首先研究了針對高階柔性系統(tǒng)的多軸向控制器設(shè)計方法。使用內(nèi)模思想的PID控制器設(shè)計策略，提出使用冪基多項式在一定頻段內(nèi)對高階系統(tǒng)進(jìn)行擬合降階從而建立過程模型，進(jìn)一步設(shè)計適用于高階系統(tǒng)的多軸向控制器。經(jīng)過算例仿真驗證，使用這種算法設(shè)計的控制器，可以在避免未控模態(tài)影響的前提下，使外部干擾得到有效抑制，得到比較理想的控制結(jié)果。
　　 結(jié)合現(xiàn)代控制和H-控制理論，提出

3、將H-回路整型的方法引入到多軸向多激勵振動控制理論的框架中。當(dāng)結(jié)構(gòu)在某些頻率點處存在病態(tài)時，控制點的自譜和互譜通常存在超標(biāo)譜線。為了對結(jié)構(gòu)的固有缺陷進(jìn)行補(bǔ)償，引入現(xiàn)代控制理論的H-回路整型方法對系統(tǒng)進(jìn)行修正，降低頻響矩陣條件數(shù)。然后將對結(jié)構(gòu)頻響的修正推導(dǎo)為對驅(qū)動譜的修正，使用經(jīng)過修正的驅(qū)動譜進(jìn)行信號生成運(yùn)算。針對振動試驗控制的目標(biāo)，對權(quán)函數(shù)進(jìn)行分解設(shè)計，并給出了分解權(quán)函數(shù)的設(shè)計算法。經(jīng)過仿真和試驗驗證，本文算法可以明顯降低頻響矩陣條件數(shù)

4、，改善結(jié)構(gòu)病態(tài)情況。
　　 基于比例均方根的控制算法對自譜進(jìn)行修正的前提下，加入了對互譜的修正環(huán)節(jié)，并且提出了互譜修正的簡化算法。本文在使用比例均方根法修正控制點響應(yīng)自譜的基礎(chǔ)上，對控制算法進(jìn)行改進(jìn)，提出了互譜修正策略。對于具有N個控制點的系統(tǒng)，通過求解N2-N個方程，對響應(yīng)信號的相干和相位分別進(jìn)行修正。進(jìn)一步提出了互譜修正的簡化算法，通過引入收斂因子，代替大型方程組的求解過程。
　　 完成了多軸向振動試驗控制系統(tǒng)軟件的