pind用冲击闭环控制系统的仿真建模与实现

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1、硕士学位论文PIND用冲击闭环控制系统的仿真建模与实现THESIMULATIONMODELINGANDIMPLEMENTATIONOFCLOSED-LOOPSHOCKCONTROLSYSTEMUSEDINPIND赵国强哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TP274.2学校代码：10213国际图书分类号：681.5密级：公开工程硕士学位论文PIND系统用冲击闭环控制系统的仿真建模与实现硕士研究生：赵国强导师：李凤阁高级工程师申请学位：工程硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2015年6

2、月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP274.2U.D.C:681.5DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHESIMULATIONMODELINGANDIMPLEMENTATIONOFCLOSED-LOOPSHOCKCONTROLSYSTEMUSEDINPINDCandidate：ZhaoGuoqiangSupervisor：LiFenggeAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpe

3、ciality：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要颗粒碰撞噪声检测(ParticleImpactNoiseDetection，PIND)试验是进行多余物检测的有效手段，对提高国防电子系统的可靠性有重要意义。冲

4、击闭环控制系统是PIND系统的重要组成部分，能模拟真实环境中脉冲激励，激活束缚在被测试件腔体内部的多余物颗粒并使之游离，可有效提升PIND系统的检测能力。针对PIND方法中冲击加速度强度不高、峰值稳定性差和冲击校准试验不易收敛、收敛速度慢等问题，本文对PIND检测设备中冲击闭环控制系统进行了深入研究。首先，本文提出冲击闭环控制系统的总体方案设计。依据PIND方法中的冲击试验规范，提出冲击试验条件；基于系统暂态和稳态特性分析，提出冲击闭环控制系统的性能指标；依据自动控制理论，制定冲击闭环控制系统的总体方案，分别提出

5、硬件方案设计和软件方案设计。其次，建立电动振动台的数学模型并辨识模型参数。通过分析电动振动台的机械机构和工作原理，基于质量-弹簧力学系统建立电动振动台冲击过程模型，确定冲击加速度峰值与工作台速度间的关系；基于电磁理论和动力学理论，建立电动振动台的数学模型，采用系统辨识的方法估计电动振动台模型参数，确定振动台输入电压与工作台加速度间的关系。通过工作台的速度与加速度间的微积分关系，建立振动台输入电压与冲击加速度峰值间的联系。然后，建立基于PID控制的冲击闭环控制系统仿真模型并优化模型参数。依据PID控制原理及其性能指

6、标，设计PID控制器；应用Simulink工具，建立冲击闭环控制系统仿真模型；基于系统暂态响应特性，确定PID控制器模型参数；建立系统反馈信号模型，分析影响系统偏差的关键因素，寻找最优控制策略，确定系统给定输入与工作台速度间的关系。仿真实验结果表明：基于速度反馈的冲击闭环控制系统对工作台速度的控制误差保持在5%以内。最后，搭建冲击闭环控制系统的软硬件实验平台。分别设计冲击闭环电路、加速度采集电路、主控电路和功率放大电路等电路，实现系统的硬件环境；针对冲击校准试验不易收敛、收敛速度慢等问题，提出基于迭代学习控制算法

7、的校准控制方法。实验结果表明，冲击闭环控制系统实现了对冲击加速度峰值的2精确控制，峰值误差保持在5%以内，最大峰值从2000g（1g=9.8m/s）提高到2500g，带载能力达到0.1Kg；冲击校准稳定收敛，校准次数保持在10次以下。关键词：PIND；冲击试验；振动台模型；PID控制；迭代学习控制算法-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractParticleImpactNoiseDetection(PIND)testisaneffectivemeanstodetectremainders,whichha

8、simportantsignificancetoimprovethereliabilityofaerospacesystem.Closed-loopshockcontrolsystemisanimportantpartinPINDsystem,itcanimitateimpulseexcitationoftherealenvironmenttoactivateanddis