[发明专利]基于传递函数的振动幅值迭代控制系统

说明书

本发明提出一种基于传递函数的振动幅值迭代控制系统，包括程控信号源、振动激励单元、数据采集单元、谐波分析软件及幅值控制软件。所述的振动幅值迭代控制系统基于振动激励单元的传递函数，通过一次输入量计算及振动驱动过程，将振动激励器输出振动信号的幅值调整到与目标振动信号幅值较为接近的值，然后，通过迭代控制过程实现残余幅值偏差的快速修正，最终可高效实现振动激励器输出振动信号幅值的高精度控制。本发明所述控制系统组成结构简单、操作流程简便、适用频率范围广泛，对振动激励器输出振动信号的幅值具有较高的控制精度及控制效率。

技术领域

本发明属于振动幅值控制技术领域，具体涉及一种基于传递函数的振动幅值迭代控制系统。

背景技术

通常情况下，通过构建闭环反馈控制系统或基于逐次逼近的幅值精度调整系统，可实现对用于测振传感器标定或产品振动环境模拟试验的振动激励器输出振动信号的幅值控制。

闭环反馈控制系统实施过程通常需配备价格昂贵的高精度振动信号检测传感器，而且，闭环控制系统还存在稳定性要求高及参数调整难度大等技术难题。基于逐次逼近法的振动信号幅值调整系统则需首先驱动振动激励器产生某一随机幅值的振动信号，然后基于该随机幅值与目标幅值间的偏差逐次修正振动激励器的输入量幅值，直到振动信号幅值稳定在目标偏差范围内。显然，基于逐次逼近系统的振动信号幅值调整过程所需的操作周期数及耗时存在较大的随机性。特别地，考虑到振动信号的检测时间随频率的降低而逐渐增长，逐次逼近过程对低频振动信号幅值的调整将非常缓慢，严重影响振动激励器的工作效率。

中国专利201110090502.4公开的方法首先由逐次逼近法将具有较高频率的振动位移幅值调整至设定值，再基于逐步移频法将输入信号从较高频率逐步递减至目标频率，可实现超低频振动幅值的快速调整。但是，该方法操作过程繁琐，且只针对具有恒定位移-电压响应关系振动激励器输出的超低频振动位移幅值的控制，适用范围有限。

发明内容

为有效解决振动激励器输出振动信号幅值的传统控制及调整系统存在的操作过程繁琐、效率低及适用范围受限等问题，本发明提出一种基于传递函数的振动幅值迭代控制系统，实现对振动激励器输出振动信号幅值的高效及高精度控制。

基于传递函数的振动幅值迭代控制系统，包括程控信号源、振动激励单元、数据采集单元、谐波分析软件及幅值控制软件；所述的振动激励单元包括振动激励器系统及振动检测单元；所述的振动激励器系统包括功率放大器及振动激励器；所述的振动检测单元包括振动加速度传感器及放大器或适配器；所述的数据采集单元包括数据采集卡和计算机；所述的幅值控制软件包括判别模块和修正模块；所述的谐波分析软件和幅值控制软件安装在计算机中。

所述的程控信号源产生当前输入量，当前输入量经功率放大器放大后，驱动所述的振动激励器产生振动加速度信号；振动激励器的输出振动加速度信号由振动检测单元检测，并由数据采集卡采集后送入计算机；所述的谐波分析软件计算得到输出振动加速度信号中包含的基频成分的频率、幅值及相位，并计算得到相应的幅值偏差值λ；所述的判别模块判断所述的幅值偏差值λ是否满足小于或等于设定的幅值控制精度要求值λ_T，幅值控制精度要求值λ_T指待控制振动激励器设定的幅值偏差值λ的最大允许值，若满足，则保持当前输入量驱动振动激励器产生振动加速度信号；若不满足，则采用所述的修正模块完成对振动激励器输出振动加速度信号幅值的迭代控制。

所述的当前输入量的获取：在需施加振动幅值控制的频率范围内，基于振动激励单元的加速度传递函数及待控制振动激励器需产生的目标振动加速度信号频率、幅值及相位要求，以该目标振动加速度信号作为加速度传递函数的输出量，计算得到相应的输入量频率、幅值及相位，并以该输入量作为当前输入量。