基于最小控制合成算法的电液伺服振动台控制研究

阅读量：

95

作者：

肖蕊

展开

摘要：

电液伺服振动台是振动试验的主要装置,广泛应用于地震模拟,航空航天,建筑工程等许多领域.因此,深入研究电液伺服振动台具有重要意义.实际上振动台的电液伺服系统是一个非线性系统,存在内部参数变化,外部干扰等因素的影响,使系统加速度响应信号跟踪精度较低.应用传统固定增益算法根本不能有效地控制振动台系统,因为这些算法都是基于振动台和试样的线性模型,参数假定是固定不变的.若系统内部参数突然发生变化,就需重新设计传统固定增益算法的控制器参数,有时甚至需要调整控制器的结构,进而就会影响系统的稳定性.因此,本文采用最小控制合成算法以提高电液伺服振动台系统的加速度响应信号的跟踪精度.本文首先介绍了国内外振动台的发展现状以及相关控制策略的研究,建立电液伺服振动台动力机构的数学模型并对频率特性进行分析,分析结果表明系统的频宽不能满足期望的要求,因此设计满足系统频宽的三状态控制(TVC)器,随后对应用TVC策略的振动台系统进行仿真,结果显示频宽满足了期望的要求,但其加速度响应信号的跟踪精度不是很好.然后针对系统的加速度跟踪精度情况,将最小控制合成(MCS)算法应用到振动台系统中.该算法与其他控制算法相比,有很多优势,对于参数变化,外部干扰,内部交叉耦合等非线性的系统都可以具有良好的闭环特性;被控对象的数学模型不需要辨识,也不需要推导系统的控制律和求解Lyapunov方程.介绍了 MCS算法的控制原理以及控制方案,并对MCS算法应用于振动台系统的稳定性进行了证明.最后采用MATLAB软件对振动台系统进行仿真,应用MCS算法与TVC策略的控制性能进行比较,结果表明输入信号为不同频率的正弦波时,应用MCS算法的加速度跟踪精度明显比只应用TVC策略的加速度跟踪精度高;当给系统输入一个随机波信号时仍可以有效地提高系统的加速度跟踪精度;若系统的某一参数发生变化时,MCS算法仍可以通过自动调整参数增益来很好地控制振动台系统,充分证明了 MCS算法应用于电液伺服振动台系统的有效性.

展开

关键词：

电液伺服振动台 三状态控制 最小控制合成算法 加速度响应 信号跟踪

DOI：

10.7666/d.D01106116

年份：

2016