电动振动台建模、辨识及控制技术研究

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1、硕士学位论文电动振动台建模、辨识及控制技术研究作者姓名张献伟学科专业机械设计及理论指导教师邹焱飚副教授所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2015年4月Modeling,IdentificationandControlTechnologyResearchonElectricShakingTableADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangXianweiSupervisor：Prof.ZouYianbiaoSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：

2、TP27学校代号：10561学号：201220100864华南理工大学硕士学位论文电动振动台建模、辨识及控制技术研究作者姓名：张献伟指导教师姓名、职称：邹焱飚副教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：机械设计及理论研究方向：机器人系统及自动化装备的理论与应用论文提交日期：2015年4月23日论文答辩日期：2015年5月28日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：邵明教授委员：张铁教授、李琳教授、翟敬梅教授、游东东副研究员华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研宄成果。除了文中特别加以标注引用

3、的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：试知(他日期：年6月今曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，艮P:研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内

4、容相一致。本学位论文属于：□保密，在____年解密后适用本授权书。#保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“V”）作者签名：成献4日期：1M'以指导教师签名：日期：卞g作者联系电话：1电子邮箱：联系地址(含邮编)：摘要振动测试平台作为一种激振设备，已经被广泛地应用在航空航天、车辆交通、建筑结构和工业自动化等众多工程领域，主要用于获取机械和电子产品零部件或装配体的结构强度、可靠性及稳定性等特性信息。其中电

5、动振动台以其工作频段宽、波形易控制等诸多优点而备受青睐。振动平台主要技术指标就是对期望周期性振动输出力信号的高精度跟随复现。针对此问题的研究和理解，论文提出了一种基于三参量控制器的控制策略，以实现交流伺服电机驱动的电动振动台振动输出力高精度跟随控制。本课题研究项目获广东省科技计划项目（编号：2011A091101001，工业机器人核心技术研究及典型产品产业化）的支持。论文推导得到交流伺服电机驱动电动振动台的动力学模型。构建模型参数辨识的实验平台，采用递推最小二乘法辨识得到动力学模型参数。在此基础上，提出了振动输出力跟随控制的控制策略。该策略采用输出力、位移和速度三参量进行前馈和

6、反馈控制，并且分别采用实数编码的遗传算法和自适应遗传算法对三参量前馈控制器增益进行整定。对整定结果进行对比和仿真验证，证明了自适应遗传算法收敛速度更快，而且得到的控制器增益控制效果更为理想。论文采用卡尔曼滤波器来估计三参量反馈信号中的速度信号，以此克服直接用位移差分获得速度信号所产生的量化噪声。基于加速度和位移信号的运动学方程，建立了用于速度估计的离散线性卡尔曼滤波器模型，验证了其稳定性，对模型中的过程噪声和观测噪声的方差进行了推导和计算。并采用稳态卡尔曼滤波增益代替时变增益的方法，从而提高程序运行效率。论文设计和研制了一套用于振动输出力跟随控制的电动振动测试平台，此平台控制器

7、为德国倍福公司的CX9020嵌入式计算机。其中实时模块采用国际标准IEC61131-3的可编程序控制器编程语言开发，控制系统采样周期最小可达50微秒。传感模块包括电阻式线性位移传感器和电荷输出型压电加速度传感器，分别用于振动平台位移和加速度信号采集。完成了基于位移和加速度信号进行速度估计的实验，实验结果验证了采用卡尔曼滤波器理论能有效消除量化噪声。完成了基于三参量控制器的振动输出力跟随控制实验研究，实验结果证明了上述理论和算法的正确性和有效性。关键词：振动测试台；输出力；模型辨识；三参量控制