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液压伺服振动台作为关键的基础实验装备,以实现模拟设备在使用或运输过程中所需要的真实振动环境来检验设备控制稳定性与结构可靠性,广泛应用于水坝或高层建筑等大型工程的抗震试验、汽车或行走机械的道路模拟试验、工程材料高频疲劳试验等领域。由于液压伺服振动台结构复杂性与系统非线性,特别是偏心负载引起系统各自由度通道输出耦合严重、频响低和鲁棒稳定性差制约了其振动台整体控制性能。因此本文以二自由度伺服振动台为研究对象,研究其在具有偏心负载条件下的模态解耦控制,本文的工作主要集中在以下四个方面:(1)设计二自由度伺服振动台机械系统、液压驱动系统和数据采集与伺服控制系统,其中关键工作是运用ABAQUS有限元软件分析振动台的部件与整体的固有频率,以满足其固有频率要求,进而设计液压驱动系统和基于快速原型控制技术的xPC Target数据采集与伺服控制系统。(2)建立二自由度伺服振动台的运动学与动力学模型,分析其动态特性与耦合特性,首先运用欧拉角对上平台的位姿进行描述,研究自由度空间和关节空间之间的运动转换关系。其次综合采用牛顿-欧拉法和拉格朗日法建立上平台、液压缸、偏心负载以及振动台并联机构整体动力学模型,采用机理建模的方法并结合线性化方法建立液压动力元件的动力学模型。最后运用MATLAB/Simulink软件建立电液驱动振动台系统整体运动学与动力学模型,进行理论仿真验证。(3)采用振动力学理论建立振动台的振动微分方程,分析系统自由度通道耦合原因,搭建虚拟关节的控制结构使模态矩阵变换为方阵,通过模态变换将强耦合的物理空间映射到无耦合模态空间,在模态空间中搭建三状态控制器,调节各参数使模态各通道独立控制和动态性能一致性,使其满足自由度通道解耦条件。(4)通过单缸与系统自由度的位姿阶跃与正弦响应实验,结果表明本振动台具有较好的动态跟踪性能。通过物理空间与模态空间的映射关系、模态空间各模态通道独立控制特性和动态性能一致性实验,结果表明模态解耦控制方法并结合三状态方法对具有偏心负载的二自由度伺服振动台系统自由度通道解耦有效性。