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振动环境试验是检验产品可靠性和耐久性的最佳试验方法，多输入多输出振动试验能够更精确地在实验室内模拟或再现实际的振动环境，在产品设计阶段与生产阶段均有举足轻重的作用。扫频振动试验与混合式振动试验是更为复杂的振动试验类型，其研究既具有理论价值，也有实际工程应用价值。本文以多输入多输出扫频、随机加正弦与随机加随机三类振动试验为对象，研究了其信号处理、控制方法、试验应用以及振动系统运动特性等相关问题。 研究了多输入多输出步进式扫频振动试验控制中的系统组成、信号处理与控制算法问题。详细阐述了振动试验系统的组成，针对扫频中出现的信号跳跃问题，提出了加窗搭接的解决方案。针对传统正弦控制不能进行相位控制的问题，提出了新的α-Z控制方法。详细推导了控制的理论公式并证明了算法的收敛性，仿真分析验证了算法的可靠性。又以VXI数采系统与三轴振动试验系统为基础建立多输入多输出正弦扫频振动试验系统，从实际振动试验方面再次论证本文的控制算法的有效性。 基于随机振动试验控制理论与正弦振动试验控制理论，研究了多输入多输出正弦加随机振动试验的控制策略。提出了由整体到分散再到整体的控制策略，针对随机信号与正弦信号的分离问题，分析了跟踪滤波法与维纳-辛钦法的不足，提出了相关积分法分离混合信号中的随机信号与正弦信号，具有更高的分离精度与效率。从仿真分析与试验验证两个方面验证了相关积分法的高精度特性，以及其在混合振动试验中的适用性。 研究了多输入多输出随机加随机振动试验的相关问题，研究了随机加随机振动试验的控制方法。比较了宽带随机信号与窄带随机信号的不同，以频域中的功率谱密度矩阵为基础，提出了多路随机信号产生的新方法。根据谱密度矩阵的定义，从谱矩阵中自谱、相干系数与相位差等基本元素入手，提出了新的Jacobi控制算法。该方法有针对性地控制相关的超标谱线，使控制收敛速度更快，精度更高。 针对六自由度振动系统试验能力的问题，研究了具有八个单轴激振器的三轴六自由度振动台系统的运动极限问题。基于斯图尔特平台运动学理论，建立了全新的振动台系统模型，推导了台面与激振器之间的运动关系。研究了振动台系统的正解与反解问题，建立了一种优化计算的方法，根据振动试验系统的参数计算出台面的极限位移，从而得到振动试验系统的最大试验能力；也可根据给定的试验条件要求计算出各激振器应具有的试验能力。