[发明专利]多压电陶瓷激振器并联组合系统的控制方法及控制装置

权利要求书

1.一种多压电陶瓷激振器并联组合系统的控制方法，用于对MIMO振动控制器的多个自由度输出信号进行处理，其特征在于：包括以下步骤：

(1)设计自由度合成矩阵与自由度分解矩阵：根据多个压电式激振器激振点的空间几何位置和运动学关系，设计运动自由度与激振器驱动的自由度合成矩阵与自由度分解矩阵，激振器的数量与自由度维数相同；

(2)在控制方法中引入分解矩阵，将MIMO振动控制器的自由度输出信号与自由度分解矩阵相乘，得到各个激振器的驱动信号；

(3)将得到各个激振器的驱动信号通过正值处理和滤波处理后获得最终的压电激振器有效驱动信号，并将该驱动信号发送至压电陶瓷功率放大器，从而实现多压电激振器的激振；

(4)利用MIMO振动控制器的功能，设置各个自由度的控制参考谱，对于主振自由度方向，设置相应量级的控制参考谱；对于非主振自由度方向，则设置小量的控制参考谱，以约束非主振方向上的振动；

所述步骤(1)中，建立两个坐标系，即惯性坐标系o-xyz和动坐标系o′-x′y′z′，惯性坐标系与大地固连，坐标原点为台体处于中位时的台体几何中心所在位置，动坐标系与台体固连，并随台体运动与转动，其坐标原点为台体几何中心，两者在振动台工作零位位置重合，并且动坐标系各坐标轴的指向始终与惯性坐标系的坐标轴指向相同；

8激振器输出和8自由度输出的所述自由度合成矩阵为：

其中，l_x为X向压电激振器与质心即几何中心轴线的距离，l_y为Y向压电激振器与质心即几何中心轴线的距离；

8自由度输出信号U_dof为：

U_dof＝H_c·V_e

V_e为8个激振器的驱动信号；

8激振器输出和8自由度输出的自由度分解矩阵为：

所述步骤(3)中，对各个激振器的驱动信号进行正值处理的计算公式为：

v_z(t)＝ue(t)+G·rms(ue(t-1)，…ue(t-N))

其中，G为修正系数，在正弦振动时取为1.414，在随机振动时取为1.5，rms(ue(t-1)，…ue(t-N))表示对计算得到的驱动信号进行时域均方根处理，处理方法如下：

其中，k表示当前时刻，N表示计算长度。

2.一种采用如权利要求1所述控制方法的多压电陶瓷激振器并联组合系统控制装置，包括机箱，其特征在于：还包括设于所述机箱中的第一模拟输入卡、第二模拟输入卡、第一模拟输出卡、第二模拟输出卡、FPGA单板机控制卡和直流电源卡，所述第一模拟输入卡和所述第二模拟输入卡构成8路模拟输入通道并用于接收MIMO振动控制器的8个自由度输出信号，所述第一模拟输出卡和所述第二模拟输出卡构成8路模拟输出通道并用输出驱动信号给被控对象多压电陶瓷激振器并联激振系统的压电陶瓷功率放大器，所述直流电源卡为所述FPGA单板机控制卡供电，所述FPGA单板机控制卡设有自由度分解矩阵电路、8个信号正值处理器和8个带通滤波器，所述第一模拟输入卡和所述第二模拟输入卡的输出端分别与所述自由度分解矩阵电路的输入端对应连接，所述自由度分解矩阵电路的输出端分别与8个所述信号正值处理器的输入端对应连接，8个所述信号正值处理器的输出端分别与8个所述带通滤波器的输入端对应连接，8个所述带通滤波器的输出端分别与所述第一模拟输出卡和所述第二模拟输出卡的输出端对应连接。

3.根据权利要求2所述的多压电陶瓷激振器并联组合系统控制装置，其特征在于：还包括设于所述机箱上的用于控制电源通断的开关按钮、用于外接交流电源的电源接口和用于与上位机通讯的以太网接口。