本文關(guān)鍵詞：基于DSP的隨機振動控制器的研究與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：振動環(huán)境模擬試驗在航空航天、電子、汽車和建筑等領(lǐng)域有著十分廣闊的應(yīng)用。目前國內(nèi)使用的振動環(huán)境模擬試驗控制系統(tǒng)主要依賴國外進(jìn)口,開展振動環(huán)境模擬控制技術(shù)的研究十分重要,開發(fā)數(shù)字式振動控制器有較強的商業(yè)和應(yīng)用價值。本文以作者在“江蘇東華測試技術(shù)股份有限公司研究生工作站”所做課題“數(shù)字式隨機振動控制器的研究與開發(fā)”為背景,著重對振動試驗控制系統(tǒng)中的隨機振動功率譜復(fù)現(xiàn)控制算法進(jìn)行了分析和研究,并論述了采用高性能DSP芯片設(shè)計和實現(xiàn)振動控制器的方法。本文在理論和實際應(yīng)用上都做了一些研究,主要工作包括以下幾個方面：首先,分析了隨機振動裝置控制技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、目前已經(jīng)取得的科研成果以及尚存在的不足之處。介紹了隨機振動功率譜復(fù)現(xiàn)控制算法的基本原理,總結(jié)了控制算法各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)的工程實現(xiàn)方法。其次,著重研究了控制算法中的頻響函數(shù)估計方法和驅(qū)動譜修正方法。針對傳統(tǒng)控制技術(shù)采用H1估計法估計系統(tǒng)頻響函數(shù)誤差較大,并且在整個試驗過程中忽略系統(tǒng)頻響函數(shù)的變化導(dǎo)致均衡速度慢的問題,提出基于Hv估計迭代修正頻響函數(shù)的功率譜復(fù)現(xiàn)控制算法,提高了功率譜復(fù)現(xiàn)試驗的調(diào)節(jié)速度和控制精度。針對在試驗的全頻段采用固定步長修正驅(qū)動譜均衡速度較慢的問題,提出利用預(yù)試驗結(jié)果設(shè)置各頻率點迭代步長的驅(qū)動譜分頻變步長迭代算法,提高了驅(qū)動譜迭代修正的效率。在MATLAB中以某型振動臺的頻響函數(shù)模型對控制算法進(jìn)行了功率譜復(fù)現(xiàn)試驗仿真,結(jié)果表明上述控制算法在理論上優(yōu)于傳統(tǒng)算法。接著,完成了隨機振動控制器的開發(fā)工作。在控制器硬件設(shè)計方面,選用高精度的DSP芯片TMS320C6713作為主控芯片、FPGA芯片EP1C3作為輔助芯片,詳細(xì)介紹了控制器數(shù)據(jù)采樣模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、電源電路以及TMS320C6713外圍電路模塊的設(shè)計方法。在軟件設(shè)計方面,論述了TMS320C6713中控制算法的整體實現(xiàn)過程以及各關(guān)鍵算法模塊的實現(xiàn)流程；設(shè)計和驗證了利用EP1C3內(nèi)部空間設(shè)計軟FIFO模塊實時接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的方法,減少了EP1C3對TMS320C6713的中斷次數(shù),提高了TMS320C6713的處理效率。最后,搭建試驗平臺對控制器樣機及本文所提控制算法進(jìn)行了實驗驗證。首先驗證了樣機產(chǎn)生的時域隨機信號滿足高斯分布的要求；其次分別采用傳統(tǒng)控制算法和本文算法在試驗平臺上進(jìn)行功率譜復(fù)現(xiàn)對比試驗,結(jié)果驗證了本文算法相對傳統(tǒng)算法在工程實際應(yīng)用中的改進(jìn),也驗證了所設(shè)計控制器樣機的有效性。
【關(guān)鍵詞】：隨機振動功率譜復(fù)現(xiàn) 頻響函數(shù)估計 迭代修正 控制器 DSP
【學(xué)位授予單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB535
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題來源及研究的目的及意義10-11
• 1.1.1 課題來源10
• 1.1.2 研究的目的及意義10-11
• 1.2 振動環(huán)境模擬試驗與振動控制技術(shù)概述11
• 1.3 功率譜復(fù)現(xiàn)控制技術(shù)研究概況11-14
• 1.3.1 國外功率譜復(fù)現(xiàn)控制技術(shù)研究概況11-13
• 1.3.2 國內(nèi)功率譜復(fù)現(xiàn)控制技術(shù)研究概況13-14
• 1.4 論文的主要內(nèi)容和各章安排14-16
• 第二章 傳統(tǒng)隨機振動功率譜復(fù)現(xiàn)控制算法16-27
• 2.1 隨機振動功率譜復(fù)現(xiàn)控制算法原理16
• 2.2 時域驅(qū)動信號的生成方法16-21
• 2.2.1 時域隨機化法17-19
• 2.2.2 連續(xù)卷積法19-20
• 2.2.3 FIR濾波器法20
• 2.2.4 時域隨機化法生成的隨機信號仿真結(jié)果20-21
• 2.3 功率譜密度估計21-22
• 2.4 頻響函數(shù)估計及阻抗計算22-23
• 2.4.1 頻響函數(shù)估計22
• 2.4.2 阻抗計算22-23
• 2.5 驅(qū)動譜均衡修正算法23-26
• 2.5.1 均衡控制原理23-24
• 2.5.2 對數(shù)域積分控制24
• 2.5.3 線性域積分控制24-25
• 2.5.4 穩(wěn)定性分析25-26
• 2.6 本章小結(jié)26-27
• 第三章 基于H_v估計迭代修正的功率譜復(fù)現(xiàn)算法27-36
• 3.1 振動臺系統(tǒng)真實模型27
• 3.2 頻響函數(shù)估計方法研究27-29
• 3.2.1 H_1估計法27-28
• 3.2.2 H_2估計法28
• 3.2.3 改進(jìn)的頻響函數(shù)估計方法28-29
• 3.3 基于H_v估計的頻響函數(shù)迭代修正算法29-30
• 3.4 驅(qū)動譜迭代修正算法30-31
• 3.5 隨機振動功率譜復(fù)現(xiàn)算法的具體實現(xiàn)31-32
• 3.6 隨機振動功率譜復(fù)現(xiàn)試驗的仿真分析32-35
• 3.6.1 頻響函數(shù)估計仿真32-33
• 3.6.2 功率譜復(fù)現(xiàn)仿真33-35
• 3.7 本章小結(jié)35-36
• 第四章 數(shù)字式隨機振動控制器的軟硬件設(shè)計36-54
• 4.1 控制器樣機設(shè)計要求36-37
• 4.2 控制器硬件設(shè)計37-45
• 4.2.1 控制器硬件結(jié)構(gòu)37-39
• 4.2.2 ADC數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計39-41
• 4.2.3 DAC數(shù)據(jù)發(fā)送電路的設(shè)計41-42
• 4.2.4 數(shù)字供電電路設(shè)計42-43
• 4.2.5 DSP外圍電路擴(kuò)展43-45
• 4.3 控制器軟件設(shè)計45-52
• 4.3.1 控制軟件整體功能45-46
• 4.3.2 功率譜復(fù)現(xiàn)控制算法流程46-47
• 4.3.3 關(guān)鍵算法的實現(xiàn)47-48
• 4.3.4 數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)發(fā)送的邏輯控制48-52
• 4.4 本章小結(jié)52-54
• 第五章 實驗驗證與結(jié)果分析54-60
• 5.1 功率譜復(fù)現(xiàn)試驗系統(tǒng)試驗環(huán)境54-55
• 5.1.1 試驗方案54
• 5.1.2 試驗設(shè)備選型54-55
• 5.1.3 監(jiān)測軟件55
• 5.2 控制器關(guān)鍵功能模塊的檢驗與試驗分析55-57
• 5.2.1 驅(qū)動信號的隨機性檢驗55-57
• 5.2.2 振動試驗系統(tǒng)的頻響函數(shù)估計結(jié)果57
• 5.3 功率譜再現(xiàn)試驗驗證57-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 第六章 總結(jié)和展望60-62
• 6.1 總結(jié)60
• 6.2 展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66-67
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研項目67-68

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