[发明专利]一种非平稳随机振动试验控制方法

摘要

本发明公开了一种非平稳随机振动试验控制方法，包括以下步骤：试验参数设置；非平稳随机参考信号设置；系统自检；传递函数辨识；单轴周期循环的振动控制：在单帧时间周期内分别完成以下步骤：计算归一化控制功率谱；修正计算得到归一化驱动谱；对归一化驱动谱进行相位随机化与IFFT变换，并进行帧搭接得到真随机信号；计算更新得到当前驱动均方根增益；将驱动均方根增益与搭接后的驱动帧数据相乘计算得到当前帧的驱动输出信号。相比传统的随机振动试验控制，通过本发明不仅能获得非平稳随机振动满意的谱形控制，而且非平稳随机信号均方根也会稳定受控地按照时间曲线变化，采用本控制方法来实现非平稳随机振动试验控制是有效可行的。

主权项

1.一种非平稳随机振动试验控制方法，通过设于控制系统内的软件实现，其特征在于：包括以下步骤：(1)试验参数设置：基本参数包括但不限于试验名称、日期、工作路径选择和备注，自检参数包括但不限于自检起始电压、自检量级和自检最大电压，控制参数包括但不限于谱线数、采样频率、频率范围，通道参数但不限于包括通道选择、控制方式、灵敏度系数，系统辨识参数包括但不限于系统辨识量级、辨识信号帧数和平均次数，安全参数包括但不限于极限位移、极限速度、极限加速度和最大电压；(2)非平稳随机参考信号设置：在频率坐标下，按照列表方式设置随机信号参考功率谱，频率坐标的频率刻度是频率分辨率的整数倍；按均方根归一化为1g，g表示单位重力加速度，均方根按照0s时刻即起始时刻至ns时刻即结束时刻，在时间坐标下，按照列表方式设置随机信号均方根的变化，时间坐标的时间刻度是时间分辨率的整数倍；(3)系统自检：按照自检起始电压，发送参考功率谱转换得到的伪随机信号并逐步升高，达到自检量级，通过检测系统的输出，来判定系统是否工作正常，正常则进入下一步骤，否则结束；(4)传递函数辨识：根据设置的辨识量级，利用参考功率谱转换得到的伪随机信号，并按照设置的信号帧数进行帧搭接，直接进行系统传递函数辨识；(5)单轴周期循环的振动控制：根据辨识得到的传递函数并求逆，计算出初始驱动帧数据，然后，按单帧数据进行实时循环处理，在单帧时间周期内分别完成以下步骤：A、计算归一化控制功率谱；B、利用参考功率谱与归一化控制功率谱比较，修正计算得到归一化驱动谱；C、对归一化驱动谱进行相位随机化与IFFT变换，并进行帧搭接得到真随机信号；D、将参考均方根时间变化曲线与控制均方根进行比例积分跟随控制，计算更新得到当前驱动均方根增益；E、将驱动均方根增益与搭接后的驱动帧数据相乘计算得到当前帧的驱动输出信号；所述步骤(5)的步骤A的方法如下：对控制响应信号进行单帧测量，并对信号进行加窗、FFT处理，再变换成功率谱，将得到的单帧控制功率谱进行归一化处理，计算归一化控制功率谱的方法如下：上式中，表示当前帧的归一化控制功率谱，C_new为当前帧的控制功率谱，C_rms为当前帧功率谱的频域均方根；再通过如下指数平均公式如下对控制谱进行指数平均：上式中，表示上一帧的归一化控制谱，为当前帧的归一化控制谱，为更新后的归一化控制谱，θ为更新权系数，其大小与自由度数相关，θ＝16/(DOF+8)，DOF在8～200；最后对更新后的归一化控制谱进行4帧的算术平均处理。