针对实现同步输出幅相可控的低失真三轴向正弦振动激励信号的技术难题,本论文对三轴向标准振动台的运动解耦和控制理论及相关技术进行了研究,主要研究内容包括:三轴向标准振动台及其运动解耦结构设计理论、运动解耦结构振动传递特性优化设计理论以及三轴向振动波形失真及幅相解耦控制技术等方面。第一章阐述了论文的研究意义和研究内容。首先,介绍了三轴向振动传感器的校准内容及其校准方法,分析了基于三轴向标准振动台的三轴向振动校准系统的重要意义;然后,介绍了试验用多轴向振动台及三轴向标准振动台及其解耦和控制相关技术的国内外研究现状;最后,提出了构建三轴向标准振动台系统的技术难点及本论文的主要研究内容。第二章研究了三轴向标准振动台及其运动解耦结构设计理论。首先,对三轴向空间振动的合成与分解原理进行了理论与仿真分析,阐述了两轴向、三轴向同频率振动的轨迹合成原理及复合三轴向振动的分解原理;然后,基于此,设计了可以实现该三轴向空间振动解耦输出的推挽式三轴向标准振动台总体结构及基于静压气浮-正交板簧的复合运动解耦部件;最后,基于耦合等效模型假设对该三轴向标准振动台的残余耦合特性进行了理论计算与仿真分析,得到了三轴向标准振动台在运动解耦结构及解耦控制系统设计中需解决的关键技术问题。第三章研究了运动解耦结构振动传递特性的优化设计理论。为提高三轴向标准振动台水平向的振动传递特性,基于局部多孔质气浮导轨设计了运动解耦结构,通过对气膜承载力及刚度的数值计算、基于Fluent仿真分析以及振动传递特性实验研究,实现了对水平向气浮导轨解耦结构的多孔质节流器尺寸及操作参数的优化设计;为提高设计的垂直向正交板簧解耦结构的振动传递特性,基于仿真计算及实验测试,分析了垂直向运动组件在板簧厚度、长度及材料等变化情况下的轴向振动特性,实现了对垂直向正交板簧解耦结构的优化设计。第四章研究了三轴向标准振动台振动波形失真控制技术。首先,基于对负反馈抑制失真机理及单轴向电磁振动台结构及其频响特性的理论分析结果,提出了一种基于感应线圈的振动速度信号采集技术,构建了水平向振动波形速度反馈控制系统,并对闭环系统传递函数模型进行辨识和稳定性分析,通过对水平向振动台输出低频振动加速度波形的失真度测试,验证了提出的反馈控制技术的有效性;对于三轴向标准振动台的垂直向振动输出,提出了一种基于补偿法的二次谐波抑制技术,通过在垂直向振动台的输入信号中增加与两水平向振动信号幅值及相位相关的二次谐波补偿量,实现了对垂直向振动中的二次谐波耦合量的有效抑制。第五章研究了三轴向标准振动台振动幅相解耦控制技术。首先,提出了一种基于神经网络逆模型的三轴向标准振动台运动解耦控制技术,该技术基于对系统可逆性的分析结果,通过辨识得到三轴向标准振动台系统的神经网络逆模型,并将该逆模型串接到原系统前,即可组成三个沿x、y、z轴的独立解耦子系统,进而实现运动解耦;通过对系统在单轴向、两轴向激励情况下的正交振动抑制比的实验测试结果验证了该技术的有效性。然后,提出了一种基于迭代法的振动幅相控制技术,该技术通过检测三轴向输出振动加速度信号的基频幅值及相位修正输入各单轴向振动台信号的幅值及相位,实现三轴向标准振动台输出三轴向振动幅相的精确解耦控制;通过对三轴向振动幅相控制精度的实验测试验证了该技术的有效性。第六章对研制的三轴向标准振动台系统进行实验研究。基于前几章关于运动解耦及控制理论及相关技术的研究结果,研制完成了三轴向标准振动台系统,该系统由机械激励装置及测控系统组成,可同步输出幅相可控的三轴向低失真正弦振动激励信号。通过对系统输出单轴向、三轴向振动激励信号的幅值、相位及失真度等指标的实验测试,验证了各理论及仿真分析的有效性及正确性。第七章总结了本论文的研究成果,并展望了需进一步开展的研究工作。