基于LabVIEW FPGA的內(nèi)模反饋控制仿真與實驗研究.pdf

1、振動控制是振動工程領域一個重要的研究方向。有源控制由于其良好的外部擾動頻率變化的適應性和低頻控制性能，現(xiàn)在已成為振動工程領域中的熱點。本文的研究方向主要是自適應內(nèi)模反饋控制在有源控制中的應用。論文以NI公司的LabVIEW軟件為開發(fā)平臺，采用圖形化編程的方式，開發(fā)了基于自適應內(nèi)模反饋控制算法的仿真和控制軟件，并在此基礎上進行了振動主動控制的仿真和實驗研究。
　　本文首先詳細推導了自適應標準 LMS算法，對算法的穩(wěn)定性做了理論分析，

2、并將其應用于系統(tǒng)辨識。然后推導了前饋濾波 x-LMS算法，在考慮到前饋控制需要參考信號，而參考信號有時不易獲得時，前饋算法并不適用，因此進一步推導了內(nèi)模反饋算法。以LabVIEW為平臺，編寫了系統(tǒng)辨識、基于離線辨識的內(nèi)模反饋控制仿真程序，進行了單通道、雙通道耦合的仿真分析，驗證了開發(fā)程序的正確性和穩(wěn)定性。
　　由于傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)例如 Windows下定時精度較低，而在時序要求嚴格的測控方面并不滿足要求。因此，本文以LabVIEW

3、FPGA為開發(fā)工具，開發(fā)了基于FPGA的控制算法程序，通過讀寫控件和先進先出隊列（FIFO）實現(xiàn)FPGA與RT（Real Time）實時控制器的數(shù)據(jù)交換。FPGA（Field Programmable Gates Array）控制器主要負責內(nèi)?？刂扑惴ㄟ\行，RT實時控制器保證算法運行以及A/D、D/A的實時性。通過打開FPGA VI引用，調(diào)用FPGA程序，并對系統(tǒng)辨識和基于離線辨識的內(nèi)模反饋控制進行了仿真研究。
　　在算法仿真研究

4、的基礎上，本文以 NI公司生產(chǎn)的PXIe-8135實時控制器和PXI-7966R高性能FPGA控制器為硬件平臺，以PXI6280/6123/6733實時數(shù)據(jù)采集卡以及SCXI-1125/1142/1102B等信號調(diào)理卡為A/D、D/A的硬件設備，在懸臂梁模型臺架上進行了系統(tǒng)辨識和內(nèi)模反饋控制的實驗研究。實驗表明，實時環(huán)境下可以精確的實現(xiàn)A/D、D/A和控制算法的運行。在誤差通道離線辨識的基礎上，實驗過程中，在單頻20Hz激勵均取得了較好