高频电液角振动测试台控制系统研究

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本文所研究的高频电液角振动测试台用于陀螺仪在高频振动情况下,信号跟踪情况的检测。要求电液振动测试台在位置控制状态下实现高频正弦信号的高精度复现。其伺服控制控制系统的研究与电液振动台具有相通性,因此本文在基于电液振动台研究的基础上进行课题研究。液压控制系统易受各种非线性因素的影响,波形失真度较大,在高频率范围内工作相对困难。因此设计合理的控制系统克服非线性因素的不利影响,实现电液角振动测试台高频区工作是其研究的重要方向之一。本文首先根据液压动力机构及机械系统设计方案,搭建阀控摆动马达系统的数学模型,并对相关非线性问题做出分析。然后确定各个环节参数,根据极点配置原理设计了位置、速度、动压三状态反馈补偿控制器,并着重分析了动压反馈环节,利用根轨迹法确定了相关调试系数。通过伺服控制器改善了系统的零极点位置分布,提高了系统的稳定性和动态性能,利用Matlab/Simulink软件建模和仿真分析,得到了较好的仿真结果。在满足幅值控制精度的前提下,为进一步提高系统振动频率,在伺服控制器基础上加入PID型迭代学习控制策略。通过迭代方法以输出信号与给定目标的偏差修正不理想的控制信号,使得系统的跟踪性能得以提高。高质量的控制系统硬件设计是实现转台基本功能和高精度运动的基础。本文根据技术要求分析设计控制系统硬件部分及选型,设计主控制柜的电路连接原理图。在此基础上为避免马达叶片在高频率振动情况下失控撞到马达腔内壁造成损坏,设计马达防碰撞控制器,主要应用了互补滤波器原理。搭建试验样机,设计控制系统软件部分,主要包括上层控制界面的设计和下层RTX控制器的编写,并加入限位保护程序。实验验证三状态伺服控制器和PID迭代学习控制策略的有效性。
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