弹性负载对电液伺服振动台加速度频率特性的耦合影响及其自适应解耦控制策略研究

Electro-hydraulic servo shaking table is an important device to simulate mechanical environment. It has been widely applied for vibration tests in many main industrial fields, such as aerospace, nuclear energy, war industry, automobile and architecture engineering. For vibration tests on elastic loads, the coupling action between the elastic load and the shaking table system results in resonance valley and resonance peak in the system acceleration frequency bandwidth. This seriously affects the replication accuracy of power spectral density. Solving the problem has great significance both for improving the performance of electro-hydraulic servo shaking table and for satisfying requirement of high-precision vibration tests. Based on the analysis of the influence of the shaking table acceleration frequency characteristics caused by elastic load, the three-variable controller is firstly developed with elastic load. Coupling phenomenon including resonance valley and resonance peak is then be analyzed to build the mechanism of resonance valley and resonance peak. Furthermore, decoupling control scheme is developed by using adaptive line enhancer and adaptive notch filter to adaptively eliminate the resonance valley and the resonance peak in the acceleration frequency characteristics of the shaking table. Finally, the impact of the step size of the LMS adaptive filtering algorithm upon the decoupling control performance and effect is analyzed to guarantee the system stability, and establish the adaptive decoupling control scheme which is suitable for practical engineering applications.

电液伺服振动台是一种重要的力学环境试验设备，主要用于航天、航空、核工业、军工、地面车辆、建筑工程等关键领域的振动环境模拟试验。当对弹性负载进行振动试验时，由于弹性负载与振动台系统之间存在耦合作用，在系统加速度频宽中出现谐振谷和谐振峰，严重影响了系统功率谱的复现精度。该问题的解决，对于提高电液伺服振动台性能、满足高精度振动试验的要求具有重要意义。 本项目在分析弹性负载对电液伺服振动台加速度频率特性影响的基础上，设计弹性负载时的三状态控制器；研究弹性负载与振动台间的耦合现象，分析谐振谷和谐振峰特性，建立谐振谷和谐振峰的产生机理；进一步利用自适应谱线增强器和自适应陷波器理论，研究解耦控制策略，完成对振动台加速度频率特性中的谐振谷和谐振峰的自适应抑制；分析LMS自适应滤波算法步长参数对解耦控制性能和效果的影响，建立步长参数收敛性条件，确保系统稳定性，研制出适合于实际工程应用的自适应解耦控制策略。

电液伺服振动台是一种重要的力学环境试验设备，主要用于航天、航空、核工业、军工、地面车辆、建筑工程等关键领域的振动环境模拟试验。振动试验的试件（负载）一般都为弹性负载，当对弹性负载进行振动试验时，由于弹性负载与振动台系统之间存在耦合作用，形成一个谐振系统，在系统加速度频宽中出现谐振谷和谐振峰，削弱了系统动态特性，也严重影响了系统功率谱的复现精度。该问题的解决，对于提高电液伺服振动台性能、满足高精度振动试验的要求具有重要意义。. 本项目在分析弹性负载对电液伺服振动台加速度频率特性影响的基础上，设计了考虑弹性负载时的三状态控制器，拓宽振动台加速度频宽；研究了弹性负载与电液伺服振动台间的耦合现象，分析了系统加速度频率特性中的谐振谷和谐振峰特性，建立了谐振谷和谐振峰的产生机理；进一步利用自适应谱线增强器和自适应陷波器理论，研究了解耦控制策略，完成了对电液伺服振动台加速度频率特性中的谐振谷和谐振峰的自适应抑制；分析了LMS自适应滤波算法步长参数对解耦控制性能和效果的影响，建立了步长参数收敛性条件，确保了系统稳定性，研制出了适合于实际工程应用的自适应解耦控制策略。

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