佘天莉

（中国地震局工程力学研究所，哈尔滨 150080）

（作者电子信箱：佘天莉：agatha＿iem＠163．com）

超低频振动问题在工程实践中广泛存在，并且受到越来越多的关注。本文在分析国内外超低频振动校准系统的研究现状的基础上，以超低频振动校准系统为核心，通过理论分析、程序仿真和实验研究，建立了一套可以有效减小振动台失真的系统，并获得了良好的实际效果。提出新的控制方法并加以验证。本文的主要研究工作有以下几个方面：

首先，通过对振源的分析，在隔振理论的基础上，提出了基于反馈技术的主动隔振方法，根据不同的反馈参量，介绍了几种不同的反馈方法，并通过MATLAB编程进行仿真，分别予以分析，以找出最优方案。同时，分析了超低频标准振动台的隔振方法，指出被动隔振和主动隔振相结合的方法，可以更有效地解决超低频振动台的基础隔振问题。

其次，通过介绍超低频振动台的工作原理，构建了超低频振动台的力学模型，并对其动态特性进行分析。指出了超低频振动台的几个关键的技术问题，如振动台的非线性失真、自身的稳定性、地基干扰及背景噪声等问题，并对上述各种问题进行了大致的分析。通过对比相对速度和绝对速度反馈，介绍了相对速度和绝对速度相结合的复合反馈的技术，分析了系统在复合反馈下的动态特性，表明此技术对于超低频振动台减小失真有着明显的作用，从而证实，在超低频振动校准系统中，采用负反馈技术是必要且有效的，它可以改善系统的动态特性，降低系统的失真度，可对超低频振动传感器进行有效的校准。

再次，基于负反馈技术，以当代先进的PID控制和模糊控制理论为基础，设计了一套基于模糊自整定PID控制算法的数字伺服控制系统，克服了传统的模拟伺服控制器系统通常有着调试困难、容易受到环境温度变化的影响而产生漂移、缺乏实现复杂计算的能力、无法实现现代控制理论指导下的控制算法等缺点。在MATLAB环境下编程并进行仿真，确定了KD、KP、KI三个主要参数的初值，归纳了这3个主要参数的选取规则，指出了误差变化对这3个参数在调整过程中取值变化的影响，以及各参数之间的关系。通过阶跃信号响应仿真表明，该控制器与传统的PID控制器相比，有着更为良好的动态特性。从仿真中还可以看出，系统对于正弦激励信号的跟踪也有着良好的效果。在振动台上通过DSP系统进行硬件实现，实验表明，这种控制器所构成的系统可以有效地减小振动台的失真，具有一定的可行性和有效性。

然后，分析了系统A类不确定度的产生原因以及计算公式；分别从振动位移误差、输出电压测量误差、台面横向运动误差、频率测量误差等几方面，总结并分析了系统的B类不确定度和系统的合成不确定度；同时探讨了在测量数据处理的过程中，对于异常值的判断及其剔除准则；指出了采取多次测量取平均值的处理方法，可以有效地减小系统的随机误差。

最后，对全文的主要研究工作进行了总结，并展望了今后需要进一步深入开展的工作。