多输入多输出随机振动试验变参数PID控制

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1、第31卷第9期2010年9月航空学报ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAV01．31No．9Sept．2010文章编号：1000-6893(2010)09-1776—05多输入多输出随机振动试验变参数PID控制崔旭利，陈怀海，贺旭东，游伟倩(南京航空航天大学振动工程研究所飞行器结构力学与控制教育部重点实验室，江苏南京210016)PIDControlwithVariableArgumentsforMIM0RandomVibrationTestCuiXuli，ChenHuaihai，HeXudong，YouWeiqian(MOEKeyLabofS

2、tructureMechanicsandControlforAircraft，InstituteofVibrationEngineeringResearch，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)摘要：对多输入多输出(MIMO)随机振动试验控制的基本过程进行了系统分析。定义了一种新的在对数坐标下的控制误差表达式，然后在控制算法中引入了新的比例一积分一微分(PID)控制策略，并给出了PID参数随误差变化的规律。以悬臂梁为控制对象，完成了两输入两输出随机振动试验。结果表明：变参数PID控制

3、方法能在保证快速均衡的基础上，有效地减小功率谱和参考谱之间的相对误差以及加速度总均方根值的控制误差，提高随机振动试验的控制精度。关键词：多输入多输出；环境试验；振动控制；PID控制；变参数中图分类号：V216．2+1；0324文献标识码：AAbstract：Thebasicprocedureofamulti-inputmulti-output(MIM0)randomvibrationtestisanalyzedsystem-aticallyinthearticle．Adefinitionofcontrolerrorunderlogarithmiccoordinatesispro

4、vided，andanewpro—portion-integration-differentiation(PID)controlstrategyisintroducedintothecontrolalgorithm．Thelawoftheerror-dependentargumentsforthePIDcontrolleristhenpresented．Atwo-inputtwo-outputrandomvibra—tiontestisperformedwithacantileverbeamtOverifytheproposedcontrolmethod．Theexperime

5、ntalresultsshowthatthevariableargumentPIDcontrolmethodnotonlyhastheabilitytOmakerapidtradeoffbetweenthecontrolandthereferencespectrabutitcanalsoreduceeffectivelytheerrorsbetweenthemaswellasthecon—trolerrorofthetotalrootmeansquareofacceleration．Thereforetheaccuracyofrandomvibrationtestcontrol

6、isimproved．Keywords：MIMO；environmentaltesting；vibrationcontrol；PIDcontrol，variableargument随机振动试验是在实验室内用振动台人工模拟结构系统在实际工作中的振动环境，以检验或确认结构系统的工作可靠性或耐久性。为了避免试件的过试验，确保其安全性，在试验过程中，要求控制谱能迅速均衡到参考谱的±3dB的误差范围内，即要求试验控制系统具有快速均衡的能力。此外，随机振动试验还有控制精度的要求，主要指标是加速度谱密度的控制精度和加速度总均方根值的控制精度[1]。多输人多输出(MIM0)随机振动试验控制理论

7、主要由D．0．Smallwood等[2‘10]建立。Small-wood在1999年发表的一篇关于多点随机振动控制的综述口]中，提出了一种随机振动试验控制的差分修正算法。在实际应用中，差分修正算法可能会使参考谱矩阵Cholesky分解得到的三角阵收稿日期：2009—10—09：修订日期：2010—02—28基金项目：国家自然科学基金(10972104)通讯作者：陈怀海E—mail：chhnuaa@nuaa．edu．∞的对角元素出现负值，这在物理上是不可实现的。贺旭东等[11]在分析了差分修正