[发明专利]一种离线次级通道的辨识方法及装置

说明书

本发明公开了一种离线次级通道的辨识方法，使用气动冲击力锤在作动器安装位置处施加冲击力，同时测量冲击锤的力信号和误差传感器的加速度信号，利用这两个信号对结构的动力学特性进行辨识；使用控制器产生宽带白噪声信号，经由滤波器、功率放大器驱动作动器，通过采集作动器动子上的加速度信号以及控制器发出的白噪声信号计算作动器的动力学特性；由计算出的被控结构动力学特性以及作动器的动力学特性合成次级通道的权系数；根据控制需求，对计算出的次级通道权系数进行重采样，得到次级通道的全系统。被控机械误差响应点的信号不会受到控制器产生的噪声信号的影响，实现次级通道较高的辨识精度。本发明还公开了一种离线次级通道的辨识装置。

技术领域

本发明属于力学环境领域，具体涉及一种提升振动主动控制的控制效果。

背景技术

振动问题一直是力学环境领域的热点问题。按照其影响可分为有益振动和有害振动两种。常见的有益振动如电动打桩、电动筛选等，有害的振动就更为常见了，如各类交通工具上发动机等动力设备运行时产生的振动，这些振动一方面对机械设备的可靠性和稳定性产生影响，另一方面也会对影响交通工具的乘坐舒适性。因此，对于这些有害的振动，需要采取相应的措施加以控制。

常见的振动控制措施有隔振、吸振等。其中，隔振由于能够对宽频带振动进行抑制，因此得到广泛的应用。隔振分为被动隔振和主动隔振两种，被动隔振通过在振动设备与安装基础之间布置隔振器的方式，来减小振动从设备向基础的传递。隔振器通常由橡胶等材质较软的结构构成，隔振器与振动设备构成一个质量弹簧系统，该系统的力传递特性如图1所示。这种被动隔振器只对高频振动起作用，而对中低频的振动反而有放大的作用。而主动隔振技术是通过在振动设备和安装基础之间安装作动器的方式，通过控制算法使得作动器产生反向等幅值振动，从而达到用振动抵消振动的控制技术。该技术的雏形早在20世纪初就出现了，但是由于难以工程实现，因此该技术没有受到重视。20世纪80年代，随着计算机技术和数字信号处理技术的迅猛发展，使得该技术的实现成为可能。大量围绕该技术的理论和应用创新不断涌现，其中基于自适应滤波的最小均方算法(LMS算法)，由于其简单、稳定、易于实现的优点得到广泛的应用。目前，在主动控制领域的大多算法都是以LMS算法为基础的，如FxLMS算法等。从控制器的输出经由滤波器、功率放大器、加速度传感器等环节，使得控制器的输出信号与加速度传感器测得的信号之间形成了一个物理通道，该通道被称为次级通道，对次级通道的辨识是FxLMS算法的关键，次级通道辨识的好坏，影响着最终的控制效果。次级通道的辨识通常通过控制器产生宽带噪声信号，经由滤波器、功率放大器驱动作动器产生振动，同时采集误差响应点的加速度信号，用标准LMS算法计算次级通道的权系数。这种方法在一般情况下是可以精确地进行次级通道辨识的，然而对于大型振动设备，次级通道的系统阻抗往往较大，这时，作动器在误差观测点处引起的振动较小，因此该信号容易受到噪声的干扰，这会导致较低的辨识精度，并最终影响控制效果。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的发明目的在于提供一种离线次级通道辨识方法及装置，被控机械误差响应点的信号不易受到其他噪声信号的影响，实现次级通道较高的辨识精度。

为实现上述发明目的，本发明提供以下的技术方案：一种离线次级通道的辨识方法，包括以下步骤：

(1)通过激励源对被控机械的作动器安装位置施加冲击力，测量激励源的力信号函数f(t)和被控机械误差响应点处的加速度信号函数x₁(t)，通过f(t)和x₁(t)计算被控机械的力学特性函数h₁(t)，其中，

(2)通过控制器产生驱动作动器振动的白噪声信号，测量白噪声信号函数n(t)和作动器活动部件上的加速度信号x₂(t)，通过n(t)和x₂(t)计算作动器的动力学特性函数h₂(t)，其中，