實(shí)驗名稱(chēng)：基于組合輸出的振動(dòng)控制實(shí)驗

　　測試目的：探究柔性鉸接板分別處于彎曲模態(tài)、扭轉模態(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(guò)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轉換部分進(jìn)行轉換得到計算機可以識別的數字信號，如上檢測得到的振動(dòng)信號將作為控制輸入的反饋；之后計算機輸出指令到運動(dòng)控制卡，后者輸出控制信號，而后經(jīng)端子板上D/A轉換部分進(jìn)行轉換得到模擬信號，信號再通過(guò)電壓放大器放大，最后由壓電陶瓷驅動(dòng)器輸出驅動(dòng)力。

　　測試設備：電壓放大器、電荷放大器、運動(dòng)控制卡、相機、計算機等。

　　圖1：柔性鉸接板振動(dòng)主動(dòng)控制實(shí)驗系統框圖

　　實(shí)驗過(guò)程：

　　實(shí)驗的采樣周期為200Hz，激光位移傳感器的量程為(-100mm,100mm)，對應的輸出電壓為(-10V,10V)，實(shí)驗中彎曲信號和扭轉信號是通過(guò)將兩個(gè)激光位移傳感器檢測的信號進(jìn)行加減運算解耦得來(lái)的。在彎曲模態(tài)下，激光位移檢測的測量范圍在(-1.5V,1.5V)，對應柔性板上激光點(diǎn)的實(shí)際位移量為(-15mm,15mm)；在扭轉模態(tài)下，激光位移檢測的測量范圍在(-0.5V,0.5V)，對應柔性板上激光點(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)。所設計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)驗效果。經(jīng)實(shí)驗測量，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，第一階扭轉模態(tài)的固有頻率為3.1Hz。

　　實(shí)驗結果：

　　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(xiàn)，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(xiàn)，所測振動(dòng)響應曲線(xiàn)的初始振幅在1.5V，在不加入任何控制作用下，柔性鉸接板持續振動(dòng)25s后尚未停止下來(lái)，振幅仍較大；從圖可見(jiàn)，柔性鉸接板會(huì )持續振動(dòng)100s左右才基本趨于穩定狀態(tài)。可見(jiàn)不施加控制作用下柔性鉸接板的振動(dòng)持續時(shí)間相當長(cháng)。

　　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)習控制

　　圖3和圖4為一階彎曲下組合輸出控制的實(shí)驗結果。

　　從圖上可見(jiàn)，相比于自由振動(dòng)，組合輸出迭代學(xué)習控制下柔性板在35s左右基本趨于穩定狀態(tài)。實(shí)驗結果證實(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高壓放大器指標參數

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