多输入多输出冲击振动试验控制系统的研究

论文摘要

在检验机电产品受到冲击时工作可靠性的环境试验中,采用多个振动台取代单个振动台进行激励的振动试验方式已成为当前振动环境试验的必然趋势。为此,人们开始研究相应的多台激励的振动控制系统。本文基于多输入多输出线性系统控制理论,对冲击振动在时域上的控制及相关问题做了深入的理论分析和试验研究。首先,论文综述了国内外在多输入多输出振动控制领域内的研究发展状况,提出了一种通过频域算法并结合时频转换来求取多个振动台输入的方法,使试件上多个位置的振动加速度输出满足给定时域上的冲击波形要求。其次,利用MATLAB对频域算法和时域算法进行了对比。并研究了控制算法的收敛性,为下一步试验提供了基础。再次,用LabVIEW编写了控制软件,通过PXI总线仪器,实现了驱动信号的发生,响应信号的采集、分析与处理。最后,利用上述研制的测控系统,在一悬臂梁上进行了双振动台冲击振动模拟试验。结果表明,被控两点的输出加速度信号满足了预定要求,验证了本文所提方法的可靠性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外的研究情况
• 1.3 课题研究意义
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 多输入多输出冲击振动试验控制系统研究的理论基础
• 2.1 参考冲击响应
• 2.2 信号的时频转换
• 2.2.1 快速傅里叶变换
• 2.2.2 傅立叶变换的对称性
• 2.2.3 时频转换中的直流分量问题
• 2.3 多输入多输出（MIMO）系统传递函数模型
• 2.4 多输入多输出系统输入的计算
• 2.4.1 频域法计算
• 2.4.2 时域法计算
• 2.5 冲击振动试验控制算法及其收敛性分析
• 2.5.1 控制算法
• 2.5.2 控制算法的收敛情况
• 2.6 本章小结
• 第三章 多输入多输出冲击振动试验控制系统的硬件框架设计
• 3.1 PXI 总线技术简介
• 3.1.1 PXI 概述
• 3.1.2 PXI 与VXI 比较
• 3.1.3 PXI 模块产品
• 3.2 激振系统组成及安装
• 3.3 信号采集系统的组成及安装
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于LABVIEW 的PXI 驱动设计和控制算法的软件实现
• 4.1 虚拟仪器技术
• 4.2 LABVIEW 简介与程序结构
• 4.3 PXI 数据采集驱动
• 4.4 软件系统整体设计
• 4.4.1 试件的频响函数测量
• 4.4.2 输入算得的信号并测两点的加速度响应
• 4.5 本章小结
• 第五章 多输入多输出冲击振动控制系统研究的试验验证
• 5.1 试验仪器设备
• 5.2 试验数据记录
• 5.2.1 频响函数的测定
• 5.2.2 容差的修正
• 5.2.3 控制误差
• 5.2.4 针对不同参考信号得到响应的对比
• 5.3 试验数据分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结及展望
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 后续工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文