[发明专利]一种考虑质量波动共振声混料机实时固有频率识别方法

说明书

本发明提出了一种考虑质量波动共振声混料机实时固有频率识别方法，其步骤为：首先，利用电流传感器和加速度传感器分别采集处于受迫振动状态的混料机的电流信号和加速度信号，并对采集到的电流信号和加速度信号进行预处理；其次，根据预处理后的电流信号计算混料机音圈电机的激振力信号；然后，建立线性神经网络训练模型，将激振力信号作为混料机输入值，将预处理后的加速度信号作为混料机输出值，利用输入值和输出值对线性神经网络训练模型进行训练，训练完成后输出权值矩阵；最后，根据振动原理和权值矩阵计算混料机的实时固有频率。本发明能够控制音圈电机激振力的频率与混料机固有频率保持一致，使混料机在共振状态下稳定运行。

技术领域

本发明涉及质量时变结构模态识别技术领域，特别是指一种考虑质量波动共振声混料机实时固有频率识别方法。

背景技术

共振声混合(resonant acoustic mixing，RAM)是基于振动宏观混合和声流微观混合耦合作用的混合的工艺技术，其主要原理是对混料机施加与其结构固有频率一致的周期激振力，使混料机其达到共振状态，使待混材料获得一定的加速度，从而达到均匀混合的目的。该混合工艺具有混合效率高、均匀性好、危险刺激量小等优势；适用于超细材料、高粘态材料等的分散混合，已逐渐应用到医药、食品、生物、化妆品、含能材料等化工领域。

据其原理，共振声混合工艺的技术首先是获取混料机结构固有频率，然后施加与混料机结构固有频率一致的周期激振力使其达到共振状态。传统的的获取混料机固有频率的方法主要是扫频法，列如申请号为CN201621117554.0的专利中所述，此方法缺点是没有考虑到混合过程中由于材料在容器中的运动导致质量波动引起的固有频率变化的影响，由于混料时容器内的材料运动过程中受到抛掷力及惯性力的影响导致负载机构等效质量在不断变化，由于输入与输出的关系，混料机质量波动必然导致其响应输出也在不断变化。在实际使用中由于质量波动引起的固有频率微小变化会导致结构响应会有较明显的改变，容易造成混料机运行不稳，存在安全隐患。

发明内容

针对现有技术在实际使用中由于质量波动引起的固有频率微小变化会导致结构响应会有较明显的改变，容易造成混料机运行不稳，存在安全隐患的技术问题，本发明提出了一种考虑质量波动共振声混料机实时固有频率识别方法，旨在共振声混料机在运行过程中实时在线的识别其固有频率，控制音圈电机激振力的频率与固有频率保持一致，使机器能够稳定运行。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种考虑质量波动共振声混料机实时固有频率识别方法，其步骤如下：

步骤一：启动混料机，给混料机音圈电机施加一稳定周期的电压信号，混料机音圈电机输出周期变化的激振力，使混料机处于受迫振动状态；

步骤二：利用电流传感器采集混料机音圈电机的电流信号，同时利用加速度传感器采集混料机运动负载机构的加速度信号，并分别对采集到的电流信号和加速度信号进行预处理；

步骤三：根据步骤二中预处理后的电流信号计算混料机音圈电机的激振力信号；

步骤四：建立线性神经网络训练模型，将步骤三中的激振力信号作为混料机输入值，将步骤二中的预处理后的加速度信号作为混料机输出值，利用输入值和输出值对线性神经网络训练模型进行训练，训练完成后输出权值矩阵；

步骤五：根据振动原理和权值矩阵计算混料机的实时固有频率，并根据实时固有频率调节混料机音圈电机输入的电流信号的频率。

优选地，所述电压信号为正弦电压信号或余弦电压信号。

优选地，所述分别对采集到的电流信号和加速度信号进行预处理的方法为：

利用递推平均滤波方法分别对电流信号和加速度信号进行处理，去除信号中的尖峰脉冲；递推平均滤波方法的原理为：