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电液伺服振动台加速度谐波抑制研究

姚建均  
【摘要】: 振动台是工程研究的一种重要实验设备,它广泛应用于航天、汽车、建筑等许多重要工业领域。振动试验是把试件固定在试验平台上,通过模拟该试件受载时的情况,来研究载荷对试件的影响、试件的可靠性分析或减振系统的性能分析。随着对产品,尤其是航空航天产品可靠性要求的提高,作为可靠性试验关键设备的振动试验系统的性能要求也越来越高。对于电液伺服振动试验系统来说,如何克服电液伺服系统的不确定性,满足振动试验的特殊要求成为了研究的一个重要课题。 本文首先对国内外相关研究进行了系统总结和深入分析,对论文的研究意义和主要研究内容作了介绍;介绍了电液伺服振动台的工作原理,以及硬件和软件实现。为使系统稳定和拓展系统加速度频宽,基于极点配置理论,设计了三状态控制器,并进行正弦振动试验。 由于电液伺服振动台的非线性特性,当作正弦振动试验时,系统加速度响应中存在幅值衰减、相位滞后和高次谐波,使得加速度信号严重失真。试验表明谐波的频率通常是试验信号频率的整数倍。 为消除加速度响应对于输入信号的相位滞后和幅值衰减,设计了幅相控制网络。它是当加速度响应信号对输入信号有相位滞后和幅值衰减时,利用LMS算法对网络的权值进行调整,经加权后的输入信号作用于振动台系统,消除基频响应信号的相位滞后和幅值衰减,并为谐波抑制提供条件。 针对加速度响应信号中的高次谐波,提出了基于自适应陷波器技术的自适应谐波抑制(AHC)策略。其参考信号频率为要抑制的谐波频率,自适应滤波器的输出是一个谐波复制信号,与基本输入相加,以抑制输出中的谐波,使总谐波失真度(THD)大大降低。滤波器的权值通过LMS算法在线调整。设计了基于常规LMS算法和基于归一化LMS算法的自适应谐波抑制策略,并对两种谐波抑制算法进行了比较。从比较中可以看出,基于归一化LMS算法的谐波抑制具有更好的谐波抑制效果和更快的权值收敛性。 幅相控制和谐波抑制策略并不需要对控制对象进行辨识,具有结构简单,计算量少的特点,能保证控制系统的实时性。


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