共振式电液振动台控制方法研究

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电液振动台是振动实验中的重要设备。由于电液振动系统有着复杂非线性的特点,导致系统的输出响应往往存在较大的幅值误差与相位滞后,从而影响了振动实验的效果。为了改善电液振动系统的控制效果,本文对振动系统的控制方法进行了一系列研究,根据振动系统的特点进行了相关的控制方法研究并设计了相应的控制器,在实验中达到了比较满意的控制效果。本论文归纳总结了振动台的分类特点与国内外振动控制研究的发展状况。根据振动指标的需求,以电液振动台为基础,在液压缸上并联了一种变刚度共振机构,形成了共振式电液振动台。对整个共振式电液振动系统的结构组成和工作原理进行了详细的数学推导,并根据建立的数学模型在Matlab/Simulink中建立起相应的振动系统仿真模型,主要研究内容如下:1.根据被控模型高度复杂、非线性极强的特点,选取了鲁棒性较好,适用性最强的PID控制,首先基于实验方法和Ziegler-Nichols方法进行了参数整定,针对存在的滞后问题添加了前馈补偿控制器,得到了控制效果的改进。2.为了解决实际系统时变性的问题,通过将传统PID方法与模糊算法结合起来,设计了更适用于实际振动实验的模糊自适应PID控制器,将其应用到所建立的振动系统仿真模型中进行仿真实验,通过仿真实验验证了模糊自适应PID控制器的可行性。3.搭建了实物振动台,将设计好的控制器应用到振动实验台中进行振动实验,设计了阶跃响应实验与4种不同频率下的正弦定频响应实验。将PID、前馈PID与模糊自适应PID三种控制方法在不同工况下实验结果进行对比分析,详细的归纳说明了各种工况下不同控制方法的特点,证明了所研究的控制方法对共振式电液振动台的振动控制效果进行了有效的提高与改良。
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