[发明专利]基于传递函数的振动幅值迭代控制方法

说明书

本发明提出一种基于传递函数的振动幅值迭代控制方法，通过一次输入量计算及振动驱动过程，将振动激励器的输出振动信号的幅值调整到与目标振动信号幅值较为接近的值，然后，通过迭代控制过程实现残余幅值偏差的快速修正，最终可高效实现振动激励器输出振动信号幅值的高精度控制。本发明所述控制方法所需控制系统组成结构简单、操作流程简便、适用频率范围广泛，对振动激励器输出振动信号的幅值具有较高的控制精度及控制效率。

技术领域

本发明属于振动幅值控制技术领域，具体涉及一种基于传递函数的振动幅值迭代控制方法。

背景技术

一般情况下，对用于测振传感器标定及产品振动环境模拟试验的振动激励器而言，其输出振动信号的幅值控制可通过构建闭环反馈控制系统或基于逐次逼近的幅值精度调整等方法实现。闭环控制实施过程通常需配备价格昂贵的高精度振动信号检测传感器，而且，闭环控制系统还存在稳定性要求高及参数调整难度大等技术难题。基于逐次逼近法的振动信号幅值调整过程需首先驱动振动激励器产生某一随机幅值的振动信号，然后基于该随机幅值与目标幅值间的偏差逐次修正振动激励器的输入量幅值，直到振动信号幅值稳定在目标偏差范围内。显然，基于逐次逼近法的振动信号幅值调整过程所需的操作周期数及耗时存在较大的随机性。特别地，考虑到振动信号的检测时间随频率的降低而逐渐增长，逐次逼近法对低频振动信号幅值的调整将非常缓慢，严重影响振动激励器的工作效率。

中国专利201110090502.4公开的方法首先由逐次逼近法将具有较高频率的振动位移幅值调整至设定值，再基于逐步移频法将输入信号从较高频率逐步递减至目标频率，可实现超低频振动幅值的快速调整。但是，该方法操作过程繁琐，且只针对具有恒定位移-电压响应关系振动激励器输出的超低频振动位移幅值的控制，适用范围有限。

发明内容

为有效解决振动激励器输出振动信号幅值的传统控制及调整方法存在的操作过程繁琐、效率低及适用范围受限等问题，本发明提出一种基于传递函数的振动幅值迭代控制方法，实现对振动激励器输出振动信号幅值的高效及高精度控制。

基于传递函数的振动幅值迭代控制方法，具体步骤为：

1)计算当前输入量

在需施加振动信号幅值控制的频率范围内，基于振动激励单元的加速度传递函数及待控制振动激励器需产生的目标振动加速度信号频率、幅值及相位要求，以该目标振动加速度信号作为加速度传递函数的输出量，计算得到相应的输入量频率、幅值及相位，并以该输入量作为当前输入量；

2)驱动振动激励器产生振动加速度信号

由程控信号源产生当前输入量，并输入功率放大器驱动振动激励器产生振动加速度信号；

3)检测输出振动加速度信号

采用振动加速度传感器及其放大器或适配器检测得到振动激励器的输出振动加速度信号，由数据采集卡采集该输出振动加速度信号并送入计算机；

4)计算基频成分及幅值偏差值λ

采用具有对信号实施FFT分析能力的谐波分析软件，计算得到输出振动加速度信号中包含的基频成分的频率、幅值及相位，并进一步计算得到相应的幅值偏差值λ；

5)判断幅值偏差值λ是否满足设定要求

判断幅值偏差值λ是否满足小于或等于设定的输出振动加速度信号幅值控制精度要求值λ_T，λ_T为待控制振动激励器设定的幅值偏差值λ的最大允许值，若满足，则保持当前输入量驱动振动激励器产生振动加速度信号；若不满足，则顺序执行步骤6)，之后返回步骤2)；

6)计算修正输入量的幅值A_C，并代替当前输入量的幅值A