三轴角振动台试验研究

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1、三轴角振动台试验研究6.1引言振动坏境实验，对于机械、电子产品和设备十分重要。在实验室条件下模拟产品或设备的使用坏境以综合检验其设计、生产、工艺是否满足使用要求，从而使它们在实际工作环境中不致造成损伤、破坏、功能失效等故障。不同的产品或设备具有不同的使用工作坏境，如随机、正弦、冲击、随机叠加正弦打频等，这就要求振动台的控制器具有产生和控制多种信号的能力。控制系统要想达到高频响、高精度的技术要求，除依靠驱动元件一电液伺服马达木身有良好的性能Z外，控制系统的设汁也非常重要。从控制系统相应的信号形式来看，有模拟控制和数字控制之分。在模拟控制系统中，各级控制运算同时进行，因而貝有

2、控制信号传递快的特点，较适合于宽频带的快速实时控制。但模拟控制系统抗干扰能力较差，可靠性较差，控制椿度不高且对于大型复杂系统实现起來非常困难C数字控制系统足以计算机作为数字控制器实现对连续对象的闭环控制。数字控制器控制规律由软件来实现，故控制器的结构参数变化灵活，可靠性高，抗干扰能力强，能够实现复杂控制。为提高系统的控制性能，采用计算机控制系统是较合适的选择

3、切。木实验是针对三轴角振动的控制研究，但是由于三轴角振动台要求的振动频率较高，考虑又是初次对三轴角振动台的控制进行硏究，因此为了避免庄实际实验中出现意外，于是搭建了单轴角振动台。通过在单轴振动台上进行角振动实验的研究

4、，模仿三轴台上的单通道，从而为以后在三轴角振动台上的实验打下基础。本章主要有两个试验内容，第一个就是对单轴角振动台进行频率特性实验，来验证前面所分析的复合迭代学习控制系统在提高系统性能方面的作用。第二个就是对单轴角振动输入相应振动实验工况的振动信号，分别是10Hz、1°,2OHz、0.2°,25Hz、0.2°,30Hz、0.08°,看能否达到振动台所要求的技术指标。6.2试验系统构成单通道电液位置伺服实验系统如图6-1所示，主要由油源、电液伺服阀控摆动马达及负载、测屋反馈系统和计算机控制系统组成。为满足单通道及辖机实验系统的实际要求，油源系统采用了恒压变量泵+液压蓄能器的

5、供油方案，并在技术上使二者协调工作，使响应速度能满足运动系统频响的要求。同时也可使系统功率利用合理，系统发热量少，满足了系统安全可靠性的要求“单轴角振动试验台照片如图6-2所示。图6-1单通道电液位置伺服实验系统Fig.6-1Singlepassageofelctrohydraulicpositionalsenoexperimentalsystemrig.w-zrnuio01one>luiauuntauiu6.2.1控制系统硬件设计1.电液伺服阀电液伺服阀采用国产FF106型电液伺服阀作为电液位置伺服系统的控制阀，额疋电流为40mA,・3dB频宽大于等于45Hz,・90°

6、相移频宽大于等于57Hz。2.研华数据采集板D/A转换元件采用台湾研华自动化系统公司生产的PCL-1716数据采集板，该板与本文相关的性能及技术参数如下：(1)具有2路模拟输出通道；(2)D/A转换器的分辨率为12Bit,建立时间为5如，输出电压范围可以选择0〜5V、0〜10V、±5V和±10V：(3)线性度为土l/2bit,精度为满量程的土0.012%；(4)具有12位DI和12位DO。3.光电码盘光电码盘属于数字式角度传感器，与模拟式角度传感器相比，具有分辨率高、抑制噪声能力强、低速性能极桂等优点。实验所川的是光栅增量式光电码盘，是委托中科院长春光学椿密机械研究所研制

7、的。该光电码盘的角度分辨率为0.39”。木身带有信号调理电路极，可直接与计算机总线连接，以实现计算机对马达转动角度的实时读取。6.2.2控制系统软件设计实验系统控制讣算机的软件开发是在BorlandC卄环境下，采用C++语言编写的。程序的流程图女11图6-3所示，由图可以看出，该软件功能完善，模块化结构清晰，充分利用了软件编程的灭活性，为系统实现良好的快速性和较高的精度提供了可靠的保证。■jF«r主控制程序模块信号发生了程序控制算法/程序屮断服务/程序角度读取了程序图6-3控制程序组成示意图Fig.6-3Consitucntsketchofcontrolprogram上控

8、制程序模块上要完成控制参数的初始化赋值、屏幕显示界血调川以及定时计数器的初始化。通过调用中断服务子程序完成控制任务，并在中断间隙响应画图和退出请求。信号发生子程序用来产定正弦、斜坡、阶跃等不同类型的控制信号。控制算法子程序包括PID控制算法、微分前馈控制算法和迭代注习率，控制算法了程序实现対位置僦差的运算，同时将运算结果通过PCL・17I6板进行D/A转换输出到伺服阀放大器中。中断服务了程序通过调用信号发生器、控制算法子程序及其它几个了程序以完成相应的控制任务。角度读収了程序通过对码盘数据采集卡的接口地址进行读操作來完成对光电