多輸入多輸出隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)控制算法及若干問題研究.pdf

1、多輸入多輸出(MIMO)隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)具有比單點(diǎn)振動(dòng)試驗(yàn)更好的振動(dòng)環(huán)境模擬能力，能夠檢驗(yàn)出更多的潛在可靠性和安全性問題，對(duì)于經(jīng)濟(jì)和國(guó)防等的發(fā)展和進(jìn)步具有重要意義。多輸入多輸出隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)已經(jīng)被寫入最新的美軍標(biāo)MIL-STD-810G中，國(guó)內(nèi)外越來越重視多輸入多輸出隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)。
　　 本文以多點(diǎn)線性振動(dòng)試驗(yàn)控制理論為基礎(chǔ)，研究了多輸入多輸出隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)控制中的相關(guān)問題。
　　 基于數(shù)字信號(hào)處理的全相位譜分析理論，提出了用于

2、改善MIMO隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)控制效果的全相位頻響函數(shù)估計(jì)方法。分析了頻響函數(shù)估計(jì)不準(zhǔn)對(duì)多輸入多輸出隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)控制的影響。介紹了全相位譜估計(jì)理論并將之引入到頻響函數(shù)估計(jì)中，構(gòu)成了全相位頻響函數(shù)估計(jì)方法，該方法改善了多輸入多輸出隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)控制效果。
　　 分析了MIMO頻響函數(shù)估計(jì)中的內(nèi)存激勵(lì)信號(hào)和實(shí)測(cè)響應(yīng)信號(hào)之間的關(guān)系和不同步原因，提出了用于同步兩種信號(hào)的二次相關(guān)法。對(duì)VXI數(shù)字信號(hào)發(fā)送和采集系統(tǒng)的工作流程作了介紹，對(duì)信號(hào)發(fā)送和采

3、集過程中信號(hào)之間的同步問題。通過理論分析，根據(jù)激勵(lì)信號(hào)和響應(yīng)信號(hào)之間的關(guān)系，提出了基于相關(guān)函數(shù)和隨機(jī)減量法的二次相關(guān)法，計(jì)算得到了由計(jì)算機(jī)生成的內(nèi)存激勵(lì)信號(hào)和VXI實(shí)測(cè)的響應(yīng)信號(hào)之間的時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系。
　　 研究了時(shí)域隨機(jī)化過程的“加窗”和“疊加”過程，提出了一種改進(jìn)的隨機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成方法。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，生成的隨機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻譜和期望的驅(qū)動(dòng)頻譜不一致，從而造成多輸入多輸出隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)控制結(jié)果中總是存在超標(biāo)譜線。通過對(duì)時(shí)域隨機(jī)化過程

4、中的“加窗”和“疊加”兩個(gè)部分的分析，本文提出了改進(jìn)的隨機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成方法，在不改變譜線數(shù)的前提下增加偽隨機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)長(zhǎng)度并采用四幀疊加的方法，改善了隨機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的生成質(zhì)量，改善了隨機(jī)振動(dòng)控制的效果。
　　 分析了影響MIMO隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)控制精度的因素，提出了兼顧快速修正和提高試驗(yàn)控制精度的變參數(shù)PID控制算法。將PID控制思想引入到多輸入多輸出隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)控制中，在對(duì)數(shù)坐標(biāo)下引入比例、積分、微分控制環(huán)節(jié)，然后轉(zhuǎn)變到線性坐標(biāo)下。根

5、據(jù)響應(yīng)譜和參考譜之間的誤差，動(dòng)態(tài)的調(diào)整PID控制參數(shù)，完成了變參數(shù)PID控制算法，實(shí)現(xiàn)了在保證快速修正的條件下，提高了隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)控制精度。
　　 對(duì)比分析了差分控制算法和比例均方根控制算法，提出了具有穩(wěn)定收斂的自譜和互譜控制特性的矩陣冪次控制算法。理論推導(dǎo)了矩陣冪次控制算法，并對(duì)比分析了差分控制算法、比例均方根控制算法和矩陣冪次控制算法的各自特點(diǎn)，指出了差分控制算法存在“負(fù)值問題”的原因及后果。差分控制算法的誤差假設(shè)和誤差修正