实验名称：基于组合输出的振动控制实验

　　测试目的：探究柔性铰接板分别处于弯曲模态、扭转模态、弯扭耦合等振动状态时，所使用的组合输出方法的抑振效果。在振动过程中，激光位移传感器检测到振动信号，经端子板上A/D转换部分进行转换得到计算机可以识别的数字信号，如上检测得到的振动信号将作为控制输入的反馈；之后计算机输出指令到运动控制卡，后者输出控制信号，而后经端子板上D/A转换部分进行转换得到模拟信号，信号再通过电压放大器放大，最后由压电陶瓷驱动器输出驱动力。

　　测试设备：电压放大器、电荷放大器、运动控制卡、相机、计算机等。

　　图1：柔性铰接板振动主动控制实验系统框图

　　实验过程：

　　实验的采样周期为200Hz，激光位移传感器的量程为(-100mm,100mm)，对应的输出电压为(-10V,10V)，实验中弯曲信号和扭转信号是通过将两个激光位移传感器检测的信号进行加减运算解耦得来的。在弯曲模态下，激光位移检测的测量范围在(-1.5V,1.5V)，对应柔性板上激光点的实际位移量为(-15mm,15mm)；在扭转模态下，激光位移检测的测量范围在(-0.5V,0.5V)，对应柔性板上激光点的实际位移量为(-5mm,5mm)。所用压电传感器的测量范围在(-10V,10V)。所设计控制器输出的电压值范围在(-4.8V,4.8V)-，经电压放大器放大62倍后至(-300V,300V)。实验将分别探究板块连接式柔性铰接板的第一阶弯曲模态、前二阶弯曲模态、第一阶扭转模态、弯扭耦合等四种振动状态下的主动控制实验效果。经实验测量，柔性铰接板前二阶弯曲模态的固有频率分别为0.95Hz、5.05Hz，第一阶扭转模态的固有频率为3.1Hz。

　　实验结果：

　　图2：第一阶弯曲-自由振动

　　图2(a)为激光位移传感器所测utls-表示的振动曲线，lsu即所测柔性铰接板一阶弯曲模态振动的电压量，单位V。图5-33(b)所示为激光位移传感器所测前25s振动曲线，所测振动响应曲线的初始振幅在1.5V，在不加入任何控制作用下，柔性铰接板持续振动25s后尚未停止下来，振幅仍较大；从图可见，柔性铰接板会持续振动100s左右才基本趋于稳定状态。可见不施加控制作用下柔性铰接板的振动持续时间相当长。

　　图3：第一阶弯曲-组合输出PD控制

　　图4：第一阶弯曲-组合输出迭代学习控制

　　图3和图4为一阶弯曲下组合输出控制的实验结果。

　　从图上可见，相比于自由振动，组合输出迭代学习控制下柔性板在35s左右基本趋于稳定状态。实验结果证实组合输出方法可以很好地抑制柔性铰接板的第一阶弯曲振动。

　　电压放大器推荐：ATA-2032

　　图：ATA-2032高压放大器指标参数

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