[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

说明书

本发明公开了一种多压电陶瓷激振器并联组合系统的控制方法，包括以下步骤：设计自由度合成矩阵与自由度分解矩阵；在控制方法中引入分解矩阵，得到各个激振器的驱动信号；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；利用MIMO振动控制器的功能，设置各个自由度的控制参考谱。本发明还公开了一种多压电陶瓷激振器并联组合系统控制装置，包括机箱和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、直流电源卡。本发明通过引入运动自由度合成与分解矩阵，驱动信号正值处理和滤波处理，实现了多压电陶瓷激振器并联组合系统的振动试验稳定控制。

技术领域

本发明涉及一种以菱形框式压电陶瓷激振部件为单元的多个部件并联组合构成的激振系统为控制对象的控制方法及控制装置，属于自动控制技术领域。

背景技术

采用弹簧钢菱形框结构的压电陶瓷激振器，以其轻质、小巧、推力大，工作频率高等特点，成为了一种新型的激振装置。由于其自身轻质、小巧，很容易实现多激振器组合，构成并联激振系统。并联激振系统尤其适用于离心机上安装的激振系统，实现武器和航天系统在飞行过程经历的高频振动与过载复合环境的模拟。

中国国外少数发达国家在二十世纪八十年代建立了振动离心复合试验装置，中国国内发展较晚。例如，专利公布号为“CN 104019830 A”、名称为“一种标准的复合加速度输出装置”的发明专利，提出一种采用电磁振动台与离心机结合的复合加速度输出装置，但负载能力较小，主要用于惯性器件的校准检测。授权公告号为“CN 102506897”、名称为“线振动与过载组合测试方法及其装置”的发明专利，采用圆盘式离心机和高速旋转平台来组成振动-过载复合试验装置；申请公布号为“CN 103091118 A”、名称为“过载复合环境测试试验台”的发明专利，采用在过载台上加装两个直线运动机构，直线运动机构上各安装一个随动台的结构方式，创造了在实验室中模拟对象在真实环境中的各种动态运动情况的新方法。此外，授权公告号为“CN 201777393 U”、名称为“多参数复合环境试验装置”的实用新型专利，申请公布号为“CN 103091118 A”、名称为“过载复合环境测试实验台”的发明专利，申请公布号为“CN103148869A”、名称为“一种大过载与线振动复合测试设备”的发明专利，都是有关复合环境试验的装置。然而这些发明创造均不能够实现部件级产品的高频振动与过载复合环境模拟，另一方面激振系统的体积较大和复杂程度较大，会大大增加用于承载激振系统的离心机容量，也会使得系统的设计与安装更加复杂。现目前，离心机上振动台主要为电液式或电动式；其中，电液振动台上离心机技术较为成熟，但电液式振动台工作频率低，无法满足高频振动的要求，而电动式振动台上离心机技术相当复杂，需考虑系统隔振、动圈定中、冷却等诸多问题，技术至今仍不成熟。另外，中国国内关于高频压电陶瓷激振系统控制方面的文献尚无，相关的控制装置的产品及样机也未见推出。

另外，经搜索专利文献资料，未见其他公开的关于高频压电陶瓷激振系统控制方法及控制装置的相关文献，更未见相关产品在应用中使用。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种多压电陶瓷激振器并联组合系统的控制方法及控制装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

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，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；