[发明专利]一种随机角振动控制方法

权利要求书

1.一种随机角振动控制方法，其包括：

步骤1：通过上位机对角运动进行选择，并将选择的角运动的参考谱与谱线数，输入到上位机；上位机根据参考谱与谱线数计算出频率分辨率；

其特征在于：还包括如下步骤：

步骤2：进行预实验，设置预实验角速度驱动谱，通过随机信号发生模块不断产生预实验角速度随机驱动信号，预实验角速度随机驱动信号经过D/A转换及低通滤波后输入给伺服控制器，伺服控制器控制角振动台进行角振动；采集角位移传感器信号，处理后得到角振动台的预实验角位移信号，预实验角位移信号分为两路，一路输入给伺服控制器，以实现闭环控制；另一路进行功率谱估计，得到预实验角位移响应谱，通过预实验角位移响应谱计算出预实验角速度响应谱，利用预实验角速度响应谱与设置的预实验角速度驱动谱计算出系统频响函数，利用步骤1中设置的参考谱与系统频响函数计算出角运动驱动谱；

步骤3：根据角位移功率谱G_x(f)、角速度功率谱G_v(f)、角加速度功率谱G_a(f)三者之间的关系(式1、式2)将步骤2得到的角运动驱动谱转化成角速度驱动谱；

G_v(f)＝(2pf)²G_x(f) (1)

G_v(f)＝G_a(f)/(2pf)² (2)

步骤4：利用随机信号发生模块将步骤3得到的角速度驱动谱转化成角速度随机驱动信号；

步骤5：伺服控制器根据步骤4的角速度随机驱动信号，通过控制算法控制角振动台进行角振动；

步骤6：采集角位移传感器输出信号，处理后得到角振动台的角位移信号，将角位移信号反馈给伺服控制器，伺服控制器根据角位移信号进行闭环控制；同时，对角位移信号进行谱估计得到角位移响应谱，再根据三种角运动功率谱之间的关系计算出角运动响应谱；

步骤7：将所有步骤6的角运动响应谱结果进行平均处理作为谱估计的基础谱；

步骤8：判断基础谱是否在参考谱的±3dB以内，不符合要求，继续重复步骤4至步骤7；符合要求，进行步骤9；

步骤9：判断基础谱是否在参考谱的容差带范围以内，容差带根据需求定义；不符合要求，则利用基础谱与步骤1的参考谱作差得到误差谱，通过误差谱和步骤2的系统频响函数得到角运动驱动谱的修正谱；将修正谱累加到角运动驱动谱上，完成角运动驱动谱的更新修正，得到修正后的角运动驱动谱；符合要求，则不更新修正角运动驱动谱；

步骤10：根据角位移功率谱、角速度功率谱、角加速度功率谱三者之间的关系(式1、式2)将步骤9所得的角运动驱动谱转化成角速度驱动谱；

步骤11：利用随机信号发生模块将步骤10的角速度驱动谱转化成角速度随机驱动信号；

步骤12：伺服控制器根据步骤11的角速度随机驱动信号，通过控制算法控制角振动台进行角振动；

步骤13：采集角位移传感器输出的角振动台的角位移信号；并将角位移信号反馈给伺服控制器，伺服控制器根据角位移信号进行闭环控制；同时，对角位移信号进行谱估计得到角位移响应谱，再根据三种角运动功率谱之间的关系计算出角运动响应谱；

步骤14：将步骤13得到的角运动响应谱对步骤7得到的基础谱进行10％的更新，得到更新后的基础谱；

步骤15：重复循环步骤9到14，保持角运动响应谱稳定在参考谱容差带范围以内；此控制方法能够实现角运动的功率谱复现，即实现了随机角振动控制。

2.实现如权利要求1所述的方法的角振动台装置，包括：上位机、角位移传感器、控制器和角振动台，组合成闭环控制系统；所使用的角振动台装置采用电机式角振动台，由伺服电机作为角运动的激振器，圆光栅作为角位移传感器，圆光栅固定于电机主轴上，角振动台圆台面与电机主轴同轴心刚性连接；角位移传感器所采集的信号经处理后即为角振动台的角位移信号；伺服控制部分采用伺服控制器实现对伺服电机的控制，随机控制部分则采用自主设计的手段利用计算机编程来实现。