電動振動臺建模、辨識及控制技術(shù)研究

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1、碩士學(xué)位論文電動振動臺建模、辨識及控制技術(shù)研究作者姓名張獻(xiàn)偉學(xué)科專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)及理論指導(dǎo)教師鄒焱飚副教授所在學(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院論文提交日期2015年4月Modeling,IdentificationandControlTechnologyResearchonElectricShakingTableADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangXianweiSupervisor：Prof.ZouYianbiaoSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分類號：

2、TP27學(xué)校代號：10561學(xué)號：201220100864華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文電動振動臺建模、辨識及控制技術(shù)研究作者姓名：張獻(xiàn)偉指導(dǎo)教師姓名、職稱：鄒焱飚副教授申請學(xué)位級別：工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)名稱：機(jī)械設(shè)計(jì)及理論研究方向：機(jī)器人系統(tǒng)及自動化裝備的理論與應(yīng)用論文提交日期：2015年4月23日論文答辯日期：2015年5月28日學(xué)位授予單位：華南理工大學(xué)學(xué)位授予日期：年月日答辯委員會成員：主席：邵明教授委員：張鐵教授、李琳教授、翟敬梅教授、游東東副研究員華南理工大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研宄成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用

3、的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研宄做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：試知(他日期：年6月今曰學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，艮P:研宄生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬華南理工大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保存并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許學(xué)位論文被查閱（除在保密期內(nèi)的保密論文外）；學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)

4、容相一致。本學(xué)位論文屬于：□保密，在____年解密后適用本授權(quán)書。#保密，同意在校園網(wǎng)上發(fā)布，供校內(nèi)師生和與學(xué)校有共享協(xié)議的單位瀏覽；同意將本人學(xué)位論文提交中國學(xué)術(shù)期刊(光盤版)電子雜志社全文出版和編入CNKI《中國知識資源總庫》，傳播學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容。(請?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“V”）作者簽名：成獻(xiàn)4日期：1M'以指導(dǎo)教師簽名：日期：卞g作者聯(lián)系電話：1電子郵箱：聯(lián)系地址(含郵編)：摘要振動測試平臺作為一種激振設(shè)備，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在航空航天、車輛交通、建筑結(jié)構(gòu)和工業(yè)自動化等眾多工程領(lǐng)域，主要用于獲取機(jī)械和電子產(chǎn)品零部件或裝配體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、可靠性及穩(wěn)定性等特性信息。其中電

5、動振動臺以其工作頻段寬、波形易控制等諸多優(yōu)點(diǎn)而備受青睞。振動平臺主要技術(shù)指標(biāo)就是對期望周期性振動輸出力信號的高精度跟隨復(fù)現(xiàn)。針對此問題的研究和理解，論文提出了一種基于三參量控制器的控制策略，以實(shí)現(xiàn)交流伺服電機(jī)驅(qū)動的電動振動臺振動輸出力高精度跟隨控制。本課題研究項(xiàng)目獲廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目（編號：2011A091101001，工業(yè)機(jī)器人核心技術(shù)研究及典型產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化）的支持。論文推導(dǎo)得到交流伺服電機(jī)驅(qū)動電動振動臺的動力學(xué)模型。構(gòu)建模型參數(shù)辨識的實(shí)驗(yàn)平臺，采用遞推最小二乘法辨識得到動力學(xué)模型參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，提出了振動輸出力跟隨控制的控制策略。該策略采用輸出力、位移和速度三參量進(jìn)行前饋和

6、反饋控制，并且分別采用實(shí)數(shù)編碼的遺傳算法和自適應(yīng)遺傳算法對三參量前饋控制器增益進(jìn)行整定。對整定結(jié)果進(jìn)行對比和仿真驗(yàn)證，證明了自適應(yīng)遺傳算法收斂速度更快，而且得到的控制器增益控制效果更為理想。論文采用卡爾曼濾波器來估計(jì)三參量反饋信號中的速度信號，以此克服直接用位移差分獲得速度信號所產(chǎn)生的量化噪聲。基于加速度和位移信號的運(yùn)動學(xué)方程，建立了用于速度估計(jì)的離散線性卡爾曼濾波器模型，驗(yàn)證了其穩(wěn)定性，對模型中的過程噪聲和觀測噪聲的方差進(jìn)行了推導(dǎo)和計(jì)算。并采用穩(wěn)態(tài)卡爾曼濾波增益代替時(shí)變增益的方法，從而提高程序運(yùn)行效率。論文設(shè)計(jì)和研制了一套用于振動輸出力跟隨控制的電動振動測試平臺，此平臺控制器

7、為德國倍福公司的CX9020嵌入式計(jì)算機(jī)。其中實(shí)時(shí)模塊采用國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61131-3的可編程序控制器編程語言開發(fā)，控制系統(tǒng)采樣周期最小可達(dá)50微秒。傳感模塊包括電阻式線性位移傳感器和電荷輸出型壓電加速度傳感器，分別用于振動平臺位移和加速度信號采集。完成了基于位移和加速度信號進(jìn)行速度估計(jì)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了采用卡爾曼濾波器理論能有效消除量化噪聲。完成了基于三參量控制器的振動輸出力跟隨控制實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了上述理論和算法的正確性和有效性。關(guān)鍵詞：振動測試臺；輸出力；模型辨識；三參量控制