基于maplesim的高精度线振动台控制与试验技术研究

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1、硕士学位论文基于MAPLESIM的高精度线振动台控制与试验技术研究RESEARCHOFCONTROLANDTESTTECHNOLOGYFORLINEARVIBRATIONTABLEWITHHIGHPRECISIONBASEDONMAPLESIM李丽永哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TP273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基于MAPLESIM的高精度线振动台控制与试验技术研究硕士研究生：李丽永导师：曾鸣教授申请学位：工程硕士学科：控制工程所在单位：航天学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedInde

2、x：TP273U.D.C.:681.5DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHOFCONTROLANDTESTTECHNOLOGYFORLINEARVIBRATIONTABLEWITHHIGHPRECISIONBASEDONMAPLESIMCandidate：LiLiyongSupervisor：Prof.ZengMingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ControlEngineeringAffiliation:SchoolofAstronaut

3、icsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要PIGA（摆式积分陀螺加速度计）是一种用于测量加速度的惯性仪表，研究其误差建模和测试技术对于提高其测量精度具有重要意义。对于PIGA误差模型系数的测试标定，常用的测试试验有重力场试验、精密离心机试验和高精度线振动台试验。其中，重力场试验只能提供1g范围以内的输入加速度，无法激励出二次项系数；精密离心机试验非常复杂、误差源多、测试时间长、试验成本高，不适合广泛性的分析研究。因此，研究高精度线振动

4、台试验技术具有重要意义。目前，在我国有关高精度线振动台的研制与相关控制、试验测试方法和技术的研究报道很少。本文是国内首次借助于功能强大的多领域复杂系统建模仿真工具MapleSim，通过一种全新的物理建模方法建立满足性能指标要求的PIGA模型和高精度线振动台模型，采用谐波幅相自适应控制思想研究高精度线振动台的控制问题，通过对所建PIGA模型和高精度线振动台模型进行组合来研究PIGA的高精度线振动台试验技术。论文的主要研究内容如下：研究基于MapleSim的PIGA建模方法。首先对MapleSim的工作界面、特点、常用建模元件和基本应用等内容进行分析归纳，熟悉MapleSim的应用。然后研

5、究PIGA的结构、工作原理、动力学模型、传统建模方法及其缺点，为PIGA建模方法研究奠定理论基础。最后从物理元件的选取组合及参数设置、伺服回路调试与选取、模型3-D视图与功能验证三个方面研究基于MapleSim的PIGA建模方法，并得出满足应用条件且性能优良的PIGA模型。研究基于MapleSim的高精度线振动台控制问题。首先研究高精度线振动台的工作原理，并对高精度线振动台周期性扰动问题进行了分析。然后研究HAPAC控制策略对周期性干扰进行控制补偿，并对补偿效果进行Simulink仿真验证，为研究基于MapleSim高精度线振动台控制问题奠定的理论基础。最后利用MapleSim建立高精

6、度线振动台模型，通过控制补偿子系统和误差子系统研究其控制问题，并获得满足高精度线振动指标要求高精度线振动台模型。研究基于MapleSim的高精度线振动台试验技术。首先研究PIGA模型方程并进行PIGA重力场测试试验，标定PIGA模型方程的零次项和一次项系数；然后进行PIGA高精度线振动台测试试验，并通过整周期积分法和幅值均值法两种方法对试验数据进行处理，完成对PIGA模型方程二次项系数的标定；最后对重力场试验和高精度线振动台试验的测试标定结果进行对比分析。试验技术研究积累了重要的试验方法和经验，为推动高精度线振动台测试技术研究提供了有价值的参考。关键词：MapleSim;线振动台;PI

7、GA;误差模型系数I哈尔滨工业大学硕士学位论文AbstractPIGA(pendulousintegratinggyroaccelerometer)isakindofinertialinstrumentsusedtomeasuretheacceleration.Anditisofgreatsignificancetostudyontheerrormodelingandtestingtechniquestoimprovethemeasuremen