[发明专利]一种多维振动控制器

权利要求书

1.一种多维振动控制器，其基于PXI Express总线架构，其特征在于，控制器包括上位机和下位机，所述上位机和下位机之间采用以太网的通信；所述上位机内嵌操作软件，所述下位机包括PXIe总线机箱、x86控制器、多个AD信号采集板以及多个DA信号输出板，x86控制器用于振动控制算法的实时计算、时域数据存储以及PXIe总线的通信控制，多个AD信号采集板和多个DA信号输出板作为PXIe系统的外设板，每个外设板中均包含有对应的模数/数模转换电路。

2.如权利要求1所述的一种多维振动控制器，其特征在于：所述的X86控制器中部署Linux-RT实时操作系统，并采用OpenMP多核并行计算框架；所述下位机通过多个AD信号采集板和多个DA信号输出板完成数据的采集和控制信号的输出，并实现控制器的闭环控制。

3.如权利要求1或2所述的一种多维振动控制器，其特征在于：所述AD信号采集板包括FPGA控制器，8通道同步A/D转换器，信号调理电路，DDR内存，以及电源系统；所述FPGA控制器支持PCI Express总线接口，所述信号调理电路用于抗混叠滤波和信号切换，DDR内存用于数据缓冲，电源系统将总线提供的12V电源转化为5V、±15V和24V电压输出，所述的DA信号输出板包括8通道同步D/A转换器、模拟抗镜像滤波电路和输出保护电路。

4.如权利要求1所述的一种多维振动控制器，其特征在于：所述的振动控制算法包括MIMO系统辨识与可控性评估、MIMO谱矩阵正定性检查、自由度控制策略、驱动修正方法和谱矩阵迭代控制算法。

5.如权利要求4所述的一种多维振动控制器，其特征在于：所述的MIMO系统辨识包括：频响函数矩阵或阻抗矩阵辨识、重相干矩阵辨识、偏相干矩阵辨识和CMIF曲线辨识；所述的可控性评估，采用重相干函数判断或者重相干函数结合偏向干函数和CMIF曲线综合判断。

6.如权利要求5所述的一种多维振动控制器，其特征在于：所述的重相干函数的计算方法如下：

其中，

其中，C_i即第i个响应；d为驱动；代表控制点第i个响应的自谱密度；S_dd代表驱动自谱密度矩阵；代表响应点i和各个驱动d的互谱密度，n表示第n个驱动；

所述的偏相干函数，即驱动和响应信号去掉某个驱动信号的线性影响的剩余部分的相干性，因此，响应C_i与驱动d_j的偏向干函数的计算方法如下：

其中，S_{Ci·1..j-1,j+1..n}代表在响应C_i中去掉d₁、d₂、……、d_j-1、d_j+1、……、d_n的影响后的互谱密度；代表控制点第i个响应的自谱密度；代表第j个驱动的自谱密度；

所述的CMIF曲线通过奇异值分解函数计算得到。

7.如权利要求5所述的一种多维振动控制器，其特征在于：所述的MIMO谱矩阵的正定性检查，具体方法为：

1)确保谱矩阵是Hermitian矩阵，即将下三角向上三角进行共轭赋值；

2)对该谱矩阵进行特征值检查或cholesky分解检查；

3)如无问题，检查结束；若有问题，指出谱矩阵具体的错误元素，即相干错误或相位错误，并对其进行如下检查：

4)针对相位的合理性检查；

5)如无问题，检查结束。