[实用新型]一种多自由度正弦振动控制器

说明书

技术领域

本实用新型属于结构强度与环境可靠性试验技术领域，具体涉及一种多自由度正弦振动控制器。

背景技术

振动环境模拟试验是考核产品在寿命周期内对所历经振动环境适应性的重要试验手段，试验所模拟的振动环境主要包括随机振动和正弦振动两种。真实振动环境是多自由度激励的，而传统正弦振动环境模拟试验只提供单自由度激励。然而产品在多自由度激励下得到的振动响应与在单自由度激励下所得到的不一样，利用多自由度正弦振动试验来模拟实际多自由度正弦振动环境往往无法满足对产品的环境适应性考核的需要。因此，进行多自由度正弦振动控制技术研究以及研发出多自由度正弦振动试验系统，是十分必要的。

国内外关于多自由度振动控制方面的研究还处于起步阶段，缺少成型的商业化产品问世。根据现有的公开资料，多自由度正弦振动控制系统主要由三部分组成：振动台、功率放大器和振动控制器。其中多自由度振动控制器为多自由度振动控制系统的关键设备。多自由度正弦振动控制系统工作原理为：在测试得到系统的传递函数的基础上，根据预先设定的参考谱生成时域正弦扫频信号，驱动振动台激励试件，同时采集振动台面控制点的响应信号作为控制谱，计算控制谱与参考谱进行比较，然后对驱动正弦扫频信号的幅值和相位进行修正，最后使控制谱与参考谱在允许的容差范围内趋于一致，从而实现控制点按照设定的参考谱进行控制。由于不可避免的测量误差和系统的非线性因素，导致计算控制谱与参考谱必然存在误差，且现有多自由度正弦振动控制系统中计算控制谱与参考谱误差较大。因此，需要提供一种多自由度正弦控制器，以减小计算控制谱与参考谱误差，提高精度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有多自由度正弦控制系统精度差的技术问题，提供一种多自由度正弦振动控制器。

实现本实用新型目的的技术方案如下：

本实用新型还提供了一种多自由度正弦控制器，包括控制计算机、主控板、前端板、总连接线和供电模块；主控板包括通讯模块、总线模块和运算模块，通讯模块是主控板与控制计算机的接口，包括网络接口、串行接口和USB接口；运算模块为CPU，与通讯模块连接，具有计算功能；总线模块与CPU连接，包括数据总线和控制总线，通过总连接线完成与前端板的数据和指令交互；总连接线连接主控板和前端板；前端板包括并联的正弦扫频信号生成模块和控制信号采集处理模块；正弦扫频信号生成模块包括依次连接的数据收发装置、正弦信号发生器、数模转换器和低通滤波器，控制信号采集处理模块包括数据收发装置、高速缓存单元、模数转换器和信号调理单元，信号调理单元包括电荷放大器、电压放大器和抗混滤波器；供电模块包括电源控制装置和供电装置，供电装置可以是外电供电或锂电池供电，两种供电方式通过电源控制装置实现无缝切换。

所述正弦信号发生器采用AD9850频率合成器。

所述抗混滤波器采用8阶椭圆滤波器。

所述高速缓存为64字节双口RAM。

本实用新型的有益效果在于：

本多自由度正弦振动控制方法在误差控制修正步骤中，改变了现有技术仅考虑实时反馈向量的做法，加入了前馈修正向量提高了控制精度。此外，本多自由度正弦振动控制方法通过改变不同控制频率下正弦信号发发生器中正弦查询表存储的整周期正弦信号数据点数，从而减少高频段控制计算时间及由此带来的控制误差，提高了控制过程的速度。

附图说明

图1为多自由度正弦振动控制系统组成示意图；

图2为本实用新型的组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的描述。

本实施例提供了一种多自由度正弦振动控制器，是多自由度正弦振动控制系统的核心部分，与控制计算机、功率放大器、振动台系统、加速度传感器及相关附件电缆组成一个完整的多自由度正弦振动控制系统，如图1所示。

多自由度正弦振动控制器的组成如图2所示，包括控制计算机、主控板、前端板、总连接线和供电模块；

其中控制计算机是普通PC机；

主控板包括通讯模块、总线模块和运算模块，通讯模块是主控板与控制计算机的接口，包括网络接口、RS422串行接口和USB接口；运算模块即为CPU，与通讯模块连接，CPU采用TMS320C6000系列DSP，型号为TMS320C6713，具有计算功能；总线模块与CPU连接，包括数据总线和控制总线，通过总连接线完成与前端板的数据和指令交互；

总连接线用于主控板和前端板的数据传输；