[发明专利]风力机叶片多激振器同步疲劳加载控制系统及控制方法

权利要求书

1.风力机叶片多激振器同步疲劳加载控制系统，其特征在于：激振器包括伺服驱动器和伺服电动缸，伺服驱动器驱动伺服电动缸的运动；该控制系统主要由三个子闭环系统构成，

PID控制器控制伺服驱动器输出驱动伺服电动缸，旋转编码器采集伺服驱动器角位移，旋转编码器将伺服驱动器实时角位移反馈到PID控制器进行伺服驱动器角位移控制；

伺服电动缸直线位移经过绝对式位移传感器转换成脉冲信号反馈到同步控制器，根据脉冲信号同步控制器对虚拟轴和从动轴的跟随误差进行修正，确保系统的同步误差得到有效控制；

激光测距仪测量叶片振动位移，对照目标值对叶片幅值控制；

该控制系统中采用了虚拟轴同步控制方式，控制算法中模拟了一个电子虚拟轴；

同步控制器包括三个子控制器，即一个跟随误差控制器和两个相邻同步误差控制器，每台激振器与同步控制器同步；每台激振器的位置初始值以同一个基准位置为参考，激振器考虑自身位置差反馈，同时还考虑相邻激振器的位置，将相邻偏差引入到当前的激振器位置控制中，形成环形网络控制系统；

该疲劳加载控制系统的硬件包括上位机和下位机，上、下位机基于以太网通信，上位机具有频率搜索与跟踪模块、传感检测模块、数据记录模块和Labview通信模块，通过RS485与激光测距仪连接，与应变测试仪基于以太网通信，上位机是由Labview编写的人机界面，主要实现功能包括运行参数设置与显示，与激光测距仪的通信与数据采集，与运动控制器的通信以及数据存储记录；

下位机基于运动控制器为核心，运动控制器上集成有控制器通信模块、同步控制模块、状态信号采集模块和单缸控制模块，运动控制器控制驱动器输出驱动电动缸，多台激振器进行组网，实现激振器之间的电子柔性连接，绝对式位移传感器采集电动缸直线位移，激光测距仪测量叶片振动位移；

应变测试仪用于在叶片疲劳检测过程中，监测叶片应变变化。

2.根据权利要求1所述的风力机叶片多激振器同步疲劳加载控制系统，其特征在于：上位机对运动控制器发出指令，运动控制器接受上位机参数设置，利用同步控制算法，对多台伺服驱动器输出同步控制信号。

3.一种利用权利要求1所述的风力机叶片多激振器同步疲劳加载控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在上位机上设置叶片目标振幅、目标振动次数及激振器运行周期数值；点击自动加载按钮，激振器首先完成自动归位动作，然后开始同步进行疲劳加载；

(2)疲劳加载开始时，上位机对运动控制器发出指令，运动控制器接受上位机参数设置，利用同步控制算法，对多台伺服驱动器输出同步控制信号；

(3)在疲劳加载系统稳定运行期间，激光测距仪采集的叶片振动位移情况作为反馈信号给控制系统，通过叶片振动位移变化情况，判断系统频率是否发生变化。

4.根据权利要求3所述的风力机叶片多激振器同步疲劳加载控制方法，其特征在于：步骤(2)中，伺服驱动器将运动控制器的输出信号进行功率放大，驱动电动缸运动，使激振器产生同步加载激振力；根据叶片固有频率特性设定共振频率搜索范围和搜索步长，控制激振器对叶片进行不同激振频率加载；根据叶片振幅变化规律，搜索到叶片最大振幅，得到当前振幅下的频率为系统共振频率。

5.根据权利要求3所述的风力机叶片多激振器同步疲劳加载控制方法，其特征在于：步骤(3)中，风力机叶片多激振器同步疲劳加载控制系统利用共振方法进行工作，当叶片振幅发生变化较大时，运动控制器通过调整激振器的激振频率，对驱动器输出信号进行控制，使叶片达到试验目标振幅并保持运行在共振状态；在叶片疲劳检测过程中，监测叶片振幅及应变变化，运动控制器将风力机叶片多激振器同步疲劳加载控制系统的状态发送给上位机显示并记录。