[发明专利]一种声共振混合控制系统

说明书

本发明属于多相流混合相关技术领域，其公开了一种声共振混合控制系统，所述声共振混合控制系统包括混合机、控制器及人机操作终端，所述人机操作终端连接于所述控制器，其用于供用户输入设定振幅值及设定近共振频率比；所述混合机包括伺服电机，所述伺服电机连接于所述控制器；所述控制器用于根据所述混合机的状态数据来实时控制所述伺服电机的转速及相位，进而实现激励频率及激振力的调节，由此实现所述声共振混合控制系统的工作频率及工作振幅的调节。所述声共振混合装置通过调节激振频率及激振力来实现对振动的稳定控制，提高了稳定性及安全性，减小了工作频率及工作振幅的波动，可靠性较高。

技术领域

本发明属于多相流混合相关技术领域，更具体地，涉及一种声共振混合控制系统。

背景技术

声共振混合具有高效、安全和环保等优点，在航天、航空、国防、化工和能源等领域具有广阔的应用前景，尤其适用于高固含量复合含能材料等难混合材料的混合。声共振混合机在共振或者邻近共振状态下工作，可以获得常规振动系统难以达到的振动强度。

由于振动机械在近共振区域内工作，振幅响应对外界影响因素(如负载质量波动、环境干扰等)敏感。同时，多相流混合过程复杂，涉及到负载质量变化、能量耗散等。这些因素使得系统具有时变、强耦合、非线性、不稳定性等特性。在共振点附近，频率比(激振频率与系统共振频率之比)变化会较大地影响工作振幅，可以通过调节激振频率来实现振幅的控制，但是负载变化较大时会造成频率调节量较大，使得工作频率较大范围偏离需求的振动频率，而声共振混合过程对振动频率和幅值比较敏感，要实现各批次混合质量的一致性，需要同时将振动频率及幅值控制在设定值的误差范围内，如此进一步增大了振动稳定控制的难度。

此外，在变负载系统中，系统的振动频率不是固定的，即使不改变激励参数，也会因为负载的变化而造成振幅的不稳定。另一方面，对于变负载系统，仅仅依靠调节频率比难以达到稳定准确的控制，而激振力对振幅的控制较为稳定，因此，声共振混合振动控制需要同时调节激振力频率和幅值，系统属于多输入多输出强耦合非线性控制系统，传统单一的控制方法难以实现振动的准确稳定控制。相应地，本领域存在着发展一种能够实现振动的稳定控制的声共振混合控制系统的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种声共振混合控制系统，其基于现有声共振混合机的振动控制特点，研究及设计了一种通过调节激振频率及激振力来实现对振动的稳定控制的声共振混合控制系统。所述声共振混合控制系统的所述控制器用于根据所述混合机的状态数据来实时控制所述伺服电机的转速及相位，进而实现激励频率及激振力的调节，由此实现所述声共振混合控制系统的工作频率及工作振幅的调节，减小了工作频率及工作振幅的波动，提高了稳定性及安全性。此外，所述声共振混合控制系统通过调节激振频率及激振力使得混合机工作在要求的频率范围内且尽量靠近共振点振动，有效地增大了负载质体及混合容器的振动强度，降低了功耗，提高了效率。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种声共振混合控制系统，所述声共振混合控制系统包括混合机、控制器及人机操作终端，所述人机操作终端连接于所述控制器，其用于供用户输入设定振幅值及设定近共振频率比；所述混合机包括伺服电机，所述伺服电机连接于所述控制器；所述控制器用于根据所述混合机的状态数据来实时控制所述伺服电机的转速及相位，进而实现激励频率及激振力的调节，由此实现所述声共振混合控制系统的工作频率及工作振幅的调节。

进一步地，所述混合机包括激励单元及伺服驱动器，所述激励单元包括所述伺服电机、偏心块及编码器，所述偏心块及所述编码器分别设置在所述伺服电机的输出轴上；所述伺服驱动器连接所述伺服电机及所述控制器。

进一步地，所述声共振混合控制系统还包括多自由度振动单元、混合容器及加速度传感器，所述混合容器固定连接于所述激励单元的容器安装板上；所述加速度传感器设置在所述容器安装板上，其用于实时测量所述混合容器的振动加速度并将检测到的振动加速度值传输给所述控制器。