[发明专利]用于臂架振动主动控制的控制器、系统以及方法

权利要求书

1.一种用于臂架振动主动控制的控制器，该控制器包括：

信号采集单元(10)，用于采集表征臂架振动情况的振动信号以及表征臂架姿态的姿态信号并将振动信号和姿态信号分别转换为振动数据和姿态数据；

臂架动态特性获取单元(20)，用于根据信号采集单元(10)转换得到的姿态数据获取与该姿态数据对应的臂架动态特性；以及

振动控制单元(30)，用于根据信号采集单元(10)转换得到的振动数据以及臂架动态特性获取单元(20)获取的臂架动态特性来计算控制信号并将该控制信号输出到臂节作动控制单元。

2.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述臂架动态特性获取单元(20)中预设有数据库，该数据库存储有臂架动态特性与姿态数据之间的关系。

3.根据权利要求1或2所述的控制器，其中，所述臂架动态特性包括臂架的质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵。

4.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述振动控制单元(30)利用独立模态空间分析算法来计算控制信号。

5.根据权利要求4所述的控制器，其中，所述信号采集单元(10)采集到的振动信号为加速度信号所述臂架动态特性获取单元(20)获取的臂架动态特性为在当前姿态下臂架系统的质量矩阵M、刚度矩阵K和阻尼矩阵C，所述振动控制单元(30)按照如下方式计算控制信号：

1)使用模态滤波器对加速度信号进行处理，以从物理加速度转换到各阶模态加速度响应

其中为加速度信号，为第i阶振型向量，为第i阶振型向量的转置矩阵，M为质量矩阵，为第i阶模态加速度响应，i为模态的阶数；

2)通过状态观测器实现从模态加速度响应到模态速度响应和模态位移响应q_i的转换；

3)针对要控制的第i阶模态，计算出对应的模态控制力f_i：

fi=-giqi-hiq·i]]>

其中，g_i为模态控制力位移增益，h_i为模态控制力速度增益；

4)根据模态控制力f_i得到实际控制力F_ctrl：

F_ctrl＝V_if_i

其中V_i为由模态控制力f_i到实际控制力F_ctrl的变换矩阵，

5)根据实际控制力F_ctrl将实际控制力F_ctrl转换为臂节作动控制单元的控制信号S_ctrl：

其中W_i为由实际控制力F_ctrl到臂节作动控制单元的控制信号S_ctrl的变换矩阵。

6.根据权利要求5所述的控制器，其中，所述模态控制力位移增益g_i和模态控制力速度增益h_i通过极点配置法来确定。