电液伺服振动台间隙非线性补偿方法研究

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作为振动模拟实验的核心设备,电液伺服振动台广泛应用于各种设备及试件的可靠性测试实验。其活塞杆与负载之间连接处存在的铰接间隙,会造成系统超调量过大、响应滞后,甚至系统输出波形严重失真等不良后果,阻碍了振动台系统性能的提升。因此,设计有效的间隙补偿策略对提高振动台控制精度,具有重要的学术研究价值和实际工程应用价值。本文针对振动台铰接处存在的间隙非线性进行研究,在建立含间隙的振动台系统模型的基础上,分析间隙对于系统输出响应的影响,采用改进的遗传算法对系统间隙进行辨识,并采用基于最速下降法的自适应间隙逆模型对系统间隙进行补偿。本文的研究工作主要包括:详细分析振动台的动力机构及其频率特性,利用三参量控制策略对振动台进行校正,并对校正前后系统的性能进行分析。仿真结果表明,在未考虑系统间隙的情况下,三参量控制策略能够有效提高系统性能。在考虑系统铰接间隙的情况下,建立符合系统特点的迟滞模型,采用描述函数法对包含间隙非线性的振动台系统进行分析。在典型信号激励下,分析间隙对于振动台系统响应产生的不良影响。在分析参数估计原理的基础上,针对传统遗传算法搜索时间长、收敛性差的缺陷,并结合实际振动台系统的特点,提出基于调节因子的改进遗传算法,对系统间隙量的峰值进行辨识。针对固定逆模型补偿不能对系统参数进行实时调整的问题,设计基于最速下降自适应控制的间隙动态逆模型补偿法,对系统控制前后的单位阶跃响应、正弦响应以及地震波响应进行对比分析。结果表明,所设计的算法能够提高系统对于输入信号的复现精度,可有效消除间隙非线性对系统造成的不良影响,明显提高了系统的鲁棒性。
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