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新型电磁振动台低频振动控制研究

谢宝莹;杨斌堂;杨诣坤;曹逢雨;易思成

【摘要】针对新型电磁振动台5Hz以下复杂的磁滞非线性问题,设计基于磁滞非

线性分解的改进型重复控制器.磁滞非线性对系统的影响在周期性信号输入下可分

解为一个线性增益和一个有界的周期性干扰.在此基础上,辨识系统动力学模型,针对

线性部分设计PI控制器.针对系统非线性部分设计改进型重复控制器,有效抑制了周

期性干扰,同时,避免了复杂的磁滞建模过程.选频滤波器的引入改善了传统重复控制

器对非倍频周期性干扰放大的问题.实验结果表明,改进型重复控制器有效改善了新

型电磁振动台的低频输出波形.%Tosolvetheproblemofcomplexhysteresis

nonlinearityofanovelelectromagneticvibrationtablebelow5Hz

frequency,amodifiedrepetitivecontrollerbasedonthehysteresis

decompositionisdesigned.Thehysteresisnonlinearitycanbe

decomposedintoalineargainandabounded-periodicdisturbancefor

periodicsignalinput.Then,thePIcontrollerisdesignedtocontrolthe

linearsystem,andthemodifiedrepetitivecontrollerisdesignedtohandle

thehysteresisnonlinearity.Inthisway,theperiodicaldisturbanceis

effectivelysuppressedandthecomplexhysteresismodelingisavoided.

Thespectrum-selectionfilterisappliedtoalleviatetheamplificationofthe

non-frequency-doublingperiodicaldisturbance.Theexperimentalresults

showthatthemodifiedrepetitivecontrollercaneffectivelyimprovethe

outputwaveformsofthenovelelectromagneticvibrationtablewhenthe

frequencyisbelow5Hz.

【期刊名称】《噪声与振动控制》

【年(卷),期】2018(038)003

【总页数】5页(P198-202)

【关键词】振动与波;新型电磁振动台,低频,磁滞分解,重复控制,选频滤波器

【作者】谢宝莹;杨斌堂;杨诣坤;曹逢雨;易思成

【作者单位】上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室,上海200240;上海交

通大学机械系统与振动国家重点实验室,上海200240;上海交通大学机械系统与振

动国家重点实验室,上海200240;上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室,上

海200240;上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室,上海200240

【正文语种】中文

【中图分类】TP273

振动台在航空、航天、汽车、铁路等领域中广泛应用，通过模拟环境振动，可对各

类结构与设备进行故障诊断、可靠性测试与疲劳测试。随着现代科技的发展，高性

能振动台的开发显得尤为重要。电磁振动台具有响应灵敏，频率范围宽，输出加速

度大等特点，且驱动环节靠电磁能实现，控制方便，在宽频测试中应用广泛[1]。

但传统电磁振动台存在行程小、难以实现5Hz以下低频振动、波形失真严重等问

题。如英国Ling公司的电磁振动台，工作原理基于音圈电机，动子工作时处于悬

浮状态，因此无法实现5Hz以下低频振动且驱动位移较小。针对此问题，上海交

通大学杨斌堂等[2–4]设计了一种基于共轭等径凸轮型复合磁能往复摆驱动方法的

新型电磁振动台，可以实现大位移、低频5Hz以下及高至五千赫兹的宽频振动输

出，对于电磁振动台的发展具有重要意义。

开环工况下，新型电磁振动台在低频、大位移输出时存在复杂的磁滞非线性问题，

波形失真较大，影响了振动台