冗余振动台内力耦合机理及控制方法研究

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本课题是哈工大电液伺服仿真及试验系统研究所申请的国家自然科学基金关于超冗余长行程并联驱动地震模拟台内力耦合机理及其抑制方法研究的子课题振动台是高层建筑原子能反应堆海洋结构工程桥梁工程等重要设施的抗震性能试验的重要设备而我国自行建造的大型液压振动台较少,对于具有多冗余度的大型振动台来说,国内还是个空白冗余驱动液压振动台关键问题在于解决激振器之间的内力,激振器之间如果存在很大内力,会减小静输出力,严重时导致系统无法正常工作,甚至破坏振动台本身结构实际应用上,通常采用压力镇定的控制方法解决内力耦合问题,但随着冗余度越来越高,所需要调节的参数也越来越多,且内力之间相互耦合,使控制过程越来越复杂本文以16激振器冗余驱动液压振动台为研究对象,分析了内力产生的本质原因,通过对冗余驱动并联机构内力空间矩阵的分析,从理论上提出了基于内力空间分解矩阵的内力反馈控制方法首先对于含任意数量激振器的冗余驱动的系统,当给定振动台结构参数,利用激振器上下铰点坐标可以计算出雅克比矩阵的转置矩阵,通过求解关于驱动力的非齐次线性方程组得到内力空间矩阵然后利用内力空间矩阵的任意一组基底和采集的各激振器出力,推导出内力反馈控制向量,并建立了该振动台模型的状态空间方程,分析了反馈增益矩阵对振动台系统稳定性的影响,推导出关于内力反馈增益矩阵临界值的经验公式最后利用运动平台的动力学模型,建立了该振动台simulink仿真模型,对伺服阀的动态特性和静态特性不一致的两种情况进行了仿真分析,验证了基于内力空间分解矩阵的内力反馈控制方法的有效性
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