[发明专利]基于全状态反馈的低频标准振动台

权利要求书

1.一种基于全状态反馈的低频标准振动台，其特征是，包括低频标准振动台(1)、光栅位移传感器(2)、电流传感器(3)、功率放大器(4)和控制器(5)；控制器输出通道发送电压驱动信号u，经功率放大器放大后加在低频标准振动台的驱动线圈(6)两端，通电的驱动线圈在磁场作用下受安培力驱动振动台运动部件产生振动，光栅位移传感器安装于低频标准振动台运动部件底部，电流传感器测量流入振动台驱动线圈的电流，位移信号s和电流信号i连接至控制器的输入通道采集；

包括如下步骤：

(2-1)建立低频标准振动台的状态空间模型；包括如下步骤：

建立低频标准振动台的状态空间模型

其中，是随时间变化的状态向量，s,分别是低频标准振动台的运动部件的位移和速度，m为运动部件质量，振动台运动部件通过弹性支撑装置和基座连接，k和c分别为弹性支撑装置的刚度和阻尼；l、L和R分别为驱动线圈 的长度、电感和电阻，B为驱动线圈处的磁感应强度；

(2-2)选定极点向量P和反馈矩阵K；包括如下步骤：

选定极点向量P＝[p₁ p₂ p₃]∈C^1×3，即P是1*3的复数向量，使该向量的三个极点都位于复平面上的左半平面，设定反馈矩阵K＝[k₁ k₂ k₃]∈R^1×3，即K是1*3的实数向量，使得矩阵A-BK 的三个特征值组成的向量λ＝[λ₁ λ₂ λ₃]等于极点向量P；

(2-3)采用非线性微分跟踪器对位移信号滤波，获取速度信号y；包括如下步骤：

设非线性微分跟踪器的动态方程为：

其中，x₁和x₂是随时间变化的状态向量，定义函数f_α(x)＝|x|^αsgn(x)，sgn(·)是符号函数，a₀,a₁,b₀,b₁是线性项和非线性项的系数，ε0是摄动参数，0α₁1和0α₂1是非线性项的指数参数，s是光栅位移传感器采集的位移传感器信号；x₁收敛于s，x₂收敛于y即为速度信号；

(2-4)计算电压驱动信号u，利用公式计算电压驱动信号u，其中，状态估计向量v是系统的参考输入；将电压驱动信号u输出至功率放大器放大后，加到驱动线圈两端，驱动振动台运动。