[发明专利]一种多激励源下管道振动的多通道主动控制系统的方法

权利要求书

1.一种多激励源下管道振动的多通道主动控制系统的方法，其特征在于，所述主动控制系统包括：

若干传感器、多通道主动控制器、若干功率放大器和若干次级动作器；若干传感器包括：I个参考传感器和K个误差传感器；

其中，I个参考传感器均与多通道主动控制器耦接，用于采集与M个激励源的振动相关但不受控制影响的信号x[n]，选择泵转速信号xa[n]和泵质心振动信号xb[n]，I、K、M均为大于2的整数；

K个误差传感器均与多通道主动控制器耦接，获取控制的目标信号e[n]，在主动控制中作为输出量的反馈；

多通道主动控制器与参考传感器、误差传感器及功率放大器耦接，用于基于传感器采集的信号和FxLMS算法计算出控制所需要的控制电压，经功率放大器放大使控制电压达到次级动作器的有效工作电压，驱动次级作动器在管道上施加对应的力进行减振控制；

所述主动控制系统的方法包括：

步骤1：基于误差传感器获取控制误差信号；

所述步骤1具体包括：采用ANSYS分析方法或试验方法，分别在各次级作动器处施加白噪声激励，提取各误差传感器处振动，通过能量谱分析和归一化，获得次级动作器对各误差传感器处振动的权值系数h_jk，重构得到第j个控制误差信号：E_j[n]＝h_j1e₁[n]+h_j2e₂[n]+…+h_jke_k[n]，其中e_k[n]为第k个误差传感器采集的误差信号，j＝1,2,…J，k＝1,2,…K，J为次级作动器数量；

所述步骤1具体为：

提取各误差传感器处振动Z_k[n]，计算各振动信号的能量：

其中，F_jk表示在第j个次级动作器处施加激励时第k个误差传感器处振动信号的能量，A_km为振动信号Z_k[n]离散点幅值，j＝1,2,…J，k＝1,2,…K，m＝1,2,…N，N为信号的离散采样点；对信号进行归一化处理，得到次级动作器对各误差传感器处振动贡献的权值系数h_jk：

重构得到各控制误差信号E_j[n]：

E_j[n]＝h_j1e₁[n]+h_j2e₂[n]+…+h_jke_k[n]；其中，e_k[n]为第k个误差传感器采集的误差信号；

步骤2：利用多通道主动控制器对获取的控制误差信号进行解耦；

步骤3：基于参考传感器获取控制参考信号；

所述步骤3具体包括：I个参考传感器采集的参考信号为x[n]＝xa₁[n]+…+xa_u[n]+xb₁[n]+…+xb_v[n]，其中u+v＝I；多通道主动控制器对参考信号x[n]进行经验模式分解，即：

其中，c_i[n]为IMF分量，r[n]为残余项，l为分解层数；IMF分量能自适应地从参考信号中分解出来，对其进行FFT变换，每个IMF分量都有相应的频率；根据解耦得到的各控制误差信号的关注频率，将对应的IMF分量进行重构，获取第j个控制参考信号X_j[n]，其中j＝1,2,…J；

步骤4：建立标准配置的分布式控制系统，实现分布式控制；

步骤5：功率放大器将控制电压放大使其达到次级动作器的有效工作电压，次级动作器产生作用力，进行减振控制。

2.根据权利要求1所述的多激励源下管道振动的多通道主动控制系统的方法，其特征在于，多通道主动控制器包括：AD采集模块、FPGA模块、DSP模块和DA输出模块；

AD采集模块用于完成参考传感器和误差传感器的信号采集和调理，FPGA模块针对数据在传输时进行逻辑时序控制，DSP模块内置主动控制算法，DA输出模块将控制电压输出，经功率放大器放大使其达到次级作动器的有效工作电压，驱动次级动作器产生目标控制作用力。