實(shí)驗(yàn)名稱:基于組合輸出的振動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)
測試目的:探究柔性鉸接板分別處于彎曲模態(tài)、扭轉(zhuǎn)模態(tài)、彎扭耦合等振動(dòng)狀態(tài)時(shí),所使用的組合輸出方法的抑振效果。在振動(dòng)過程中,激光位移傳感器檢測到振動(dòng)信號,經(jīng)端子板上A/D轉(zhuǎn)換部分進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到計(jì)算機(jī)可以識別的數(shù)字信號,如上檢測得到的振動(dòng)信號將作為控制輸入的反饋;之后計(jì)算機(jī)輸出指令到運(yùn)動(dòng)控制卡,后者輸出控制信號,而后經(jīng)端子板上D/A轉(zhuǎn)換部分進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到模擬信號,信號再通過電壓放大器放大,最后由壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器輸出驅(qū)動(dòng)力。
測試設(shè)備:電壓放大器、電荷放大器、運(yùn)動(dòng)控制卡、相機(jī)、計(jì)算機(jī)等。
圖1:柔性鉸接板振動(dòng)主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)框圖
實(shí)驗(yàn)過程:
實(shí)驗(yàn)的采樣周期為200Hz,激光位移傳感器的量程為(-100mm,100mm),對應(yīng)的輸出電壓為(-10V,10V),實(shí)驗(yàn)中彎曲信號和扭轉(zhuǎn)信號是通過將兩個(gè)激光位移傳感器檢測的信號進(jìn)行加減運(yùn)算解耦得來的。在彎曲模態(tài)下,激光位移檢測的測量范圍在(-1.5V,1.5V),對應(yīng)柔性板上激光點(diǎn)的實(shí)際位移量為(-15mm,15mm);在扭轉(zhuǎn)模態(tài)下,激光位移檢測的測量范圍在(-0.5V,0.5V),對應(yīng)柔性板上激光點(diǎn)的實(shí)際位移量為(-5mm,5mm)。所用壓電傳感器的測量范圍在(-10V,10V)。所設(shè)計(jì)控制器輸出的電壓值范圍在(-4.8V,4.8V)-,經(jīng)電壓放大器放大62倍后至(-300V,300V)。實(shí)驗(yàn)將分別探究板塊連接式柔性鉸接板的第一階彎曲模態(tài)、前二階彎曲模態(tài)、第一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)、彎扭耦合等四種振動(dòng)狀態(tài)下的主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)效果。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測量,柔性鉸接板前二階彎曲模態(tài)的固有頻率分別為0.95Hz、5.05Hz,第一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)的固有頻率為3.1Hz。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
圖2:第一階彎曲-自由振動(dòng)
圖2(a)為激光位移傳感器所測utls-表示的振動(dòng)曲線,lsu即所測柔性鉸接板一階彎曲模態(tài)振動(dòng)的電壓量,單位V。圖5-33(b)所示為激光位移傳感器所測前25s振動(dòng)曲線,所測振動(dòng)響應(yīng)曲線的初始振幅在1.5V,在不加入任何控制作用下,柔性鉸接板持續(xù)振動(dòng)25s后尚未停止下來,振幅仍較大;從圖可見,柔性鉸接板會(huì)持續(xù)振動(dòng)100s左右才基本趨于穩(wěn)定狀態(tài)。可見不施加控制作用下柔性鉸接板的振動(dòng)持續(xù)時(shí)間相當(dāng)長。
圖3:第一階彎曲-組合輸出PD控制
圖4:第一階彎曲-組合輸出迭代學(xué)習(xí)控制
圖3和圖4為一階彎曲下組合輸出控制的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
從圖上可見,相比于自由振動(dòng),組合輸出迭代學(xué)習(xí)控制下柔性板在35s左右基本趨于穩(wěn)定狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)組合輸出方法可以很好地抑制柔性鉸接板的第一階彎曲振動(dòng)。
電壓放大器推薦:ATA-2032
圖:ATA-2032高壓放大器指標(biāo)參數(shù)
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