基于坐标转换矩阵的双振动台同步运动控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于坐标转换矩阵的双振动台同步运动控制方法。该方法包括将双振动台上控制传感器的线性测量转换为相应的平动和转动两个自由度的构建输入坐标转换矩阵步骤；将多输入多输出控制系统输出的信号转换为实际输入给双振动台功放的驱动信号的构建输出坐标转换矩阵步骤；以及同步控制二自由度运动，同步控制二自由度运动步骤为多输入多输出控制系统根据设置的平动自由度参考试验量级、转动自由度参考试验量级、系统的传递函数及测量的二自由度响应进行闭环控制，从而实现双振动台运动保持同步。本发明专利技术的基于坐标转换矩阵的双振动台同步运动控制方法控制精度高，较好地解决了双振动台同步运动控制技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航天器力学环境试验领域，具体涉及一种基于坐标转换矩阵的双振动 台同步运动控制方法。
技术介绍
双振动台同步运动激励试验系统目前主要有两种控制方式。一种是基于双振动 台动圈电流反馈的力同步控制方法；一种是基于双振动台上两个控制点的标准方阵控制方 法。双振动台基于动圈电流反馈的力同步控制方法通常利用相位控制器根据两个功放反馈 信号的相位差来调节输入给功放的驱动信号，协调两个振动台运动同步；而基于双振动台 上两个控制点的标准方阵控制方法则根据两个控制点相同的参考试验条件利用多输入多 输出控制系统直接进行标准方阵控制，使两个振动台运动同步。当前基于双振动台动圈电 流反馈的力同步控制方法需要单轴振动控制器结合相位控制器进行双振台运动同步控制， 系统复杂；且该方法与基于双振动台上两个控制点的标准方阵控制方法两者均存在控制精 度不高的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种基于坐标转换矩阵的双振动台同步运动 控制方法以使控制精度高，并能较好地解决双振动台同步运动控制技术问题。 为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于坐标转换矩阵的双振动台同步控 制方法，包括以下步骤： (1)构建输入坐标转换矩阵，所述构建输入坐标转换矩阵步骤包括根据双振动台 上两个控制传感器之间的距离确定输入坐标转换矩阵，输入坐标转换矩阵的作用为将双振 动台上控制传感器的线性测量转换为相应的平动和转动两个自由度； (2)构建输出坐标转换矩阵，所述构建输出坐标转换矩阵步骤包括根据双振动台 激励之间的距离确定输出坐标转换矩阵，输出坐标转换矩阵的作用为将多输入多输出控制 系统输出的信号转换为实际输入给双振动台功放的驱动信号； (3)二自由度运动同步控制，所述二自由度运动同步控制步骤具体为多输入多输 出控制系统先发送两路低量级的白噪声随机信号，该白噪声随机信号经过输出坐标转换矩 阵后进入功率放大器并驱动双振动台运动；双振动台上两个测量点的响应经过输入坐标转 换矩阵后进入多输入多输出控制系统，控制系统根据输入和输出信号计算整个系统的传递 函数；随后多输入多输出控制系统根据设置的平动自由度参考试验量级、转动自由度参考 试验量级、系统的传递函数计算初始的两路驱动信号，该两路驱动信号经过输出坐标转换 矩阵后进入功率放大器并驱动双振动台运动；多输入多输出控制系统根据测量的二自由度 响应量级与平动和转动二自由度参考试验量级进行比较并计算误差，实时修正发送的两路 驱动信号，从而实现双振动台运动同步控制。 本专利技术提供的根据两个振动台 上的控制传感器线性测量转换为相应的平动和转动两个自由度，平动自由度的试验量级与 标准方振控制试验量级相同，转动自由度的试验量级则设置为一个相对平动自由度较低的 数值，平动自由度通过多输入多输出控制系统进行实现，而转动自由度通过多输入多输出 控制系统进行抑制，从而实现双振动台运动同步。本专利技术的控制方法与双振台电流反馈同 步控制和直接标准方阵控制相比，控制精度更高，较好地解决了双振动台同步运动控制技 术问题。【附图说明】 图1为本专利技术的双振动台同步控制响应几何布局图； 其中，1 一第一加速度传感器、2 -第二加速度传感器、3 -双振台几何中心。 图2为本专利技术的双振动台同步控制激励几何布局图； 其中，4 一第一振动台激励、5 -第二振动台激励。 图3为本专利技术的输入坐标转换矩阵构建图。 图4为本专利技术的输出坐标转换矩阵构建图。 图5为本专利技术的双振动台二自由度运动同步控制流程图。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的一种 作进一步的说明。 图1为本专利技术的双振动台同步控制响应几何布局图。如图1所示，振动台上放置 的第一加速度传感器1和第二加速度传感器2之间的距离为2r。第一加速度传感器1和第 二加速度传感器2离双振动台几何中心3的距离均为r。下面将描述如何将两个垂直向的 线性加速度测量通过输入坐标转换矩阵转换为试件的平动自由度T和转动自由度R。 对于平动而言，第一加速度传感器1、第二加速度传感器2需在同一个方向运动， 可以采用数学平均方法计算，即： Tcontrol= 0. 5A !+0. 5A2..................................(1) 其中Al表示第一加速度传感器的响应;A2表示第二加速度传感器的响应；T_troi 表示平动自由度控制量级。 对于转动而言，第一加速度传感器1、第二加速度传感器2需运动方向相反，也可 以采用数学平均方法来计算，将线性加速度转换成旋转加速度时需考虑重力加速度常量G 的影响。即： 将上两公式转换成矩阵形式，则有： 输入坐标转换矩阵表达如下： 图2为本专利技术的双振动台同步控制激励几何布局图。如图2所示，对于输出坐标 转换矩阵，可以用观察的方法将输出自由度转换为线性激励信号。假设第一振动台激励4、 第二振动台激励5距双振台几何中心3的距离均为r~。利用输入转换矩阵推导方法，可 以得出激励自由度与线当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于坐标转换矩阵的双振动台同步运动控制方法，包括如下三个步骤：(1)构建输入坐标转换矩阵，所述构建输入坐标转换矩阵步骤包括根据双振动台上两个控制传感器之间的距离确定输入坐标转换矩阵，输入坐标转换矩阵的作用为将双振动台上控制传感器的线性测量转换为相应的平动和转动两个自由度；(2)构建输出坐标转换矩阵，所述构建输出坐标转换矩阵步骤包括根据双振动台激励之间的距离确定输出坐标转换矩阵，输出坐标转换矩阵的作用为将多输入多输出控制系统输出的信号转换为实际输入给双振动台功放的驱动信号；(3)二自由度运动同步控制，所述二自由度运动同步控制步骤具体为多输入多输出控制系统先发送两路低量级的白噪声随机信号，该白噪声随机信号经过输出坐标转换矩阵后进入功率放大器并驱动双振动台运动；双振动台上两个测量点的响应经过输入坐标转换矩阵后进入多输入多输出控制系统，控制系统根据输入和输出信号计算整个系统的传递函数；随后多输入多输出控制系统根据设置的平动自由度参考试验量级、转动自由度参考试验量级、系统的传递函数计算初始的两路输出信号，该两路输出信号经过输出坐标转换矩阵后进入功率放大器并驱动双振动台运动；多输入多输出控制系统根据测量的二自由度响应量级与平动和转动二自由度参考试验量级进行比较并计算误差，实时修正发送的两路驱动信号，从而实现双振动台运动同步控制。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邱汉平，冯咬齐，樊世超，
申请(专利权)人：北京卫星环境工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11