[发明专利]多维随机振动控制方法

说明书

技术领域

本发明属于结构强度与环境可靠性试验技术领域，具体涉及一种多维随机振动控制方法。

背景技术

真实振动环境是多自由度激励的，而传统环境模拟试验只提供单向激励。然而产品在多维激励下得到的模态激发与在单维激励下得到的模态激发存在一定区别，导致利用单维振动台来模拟实际多维振动环境往往无法满足试验要求。因此进行多维振动控制技术研究十分必要。现有的多维随机振动控制方法均利用上位控制计算机进行信号修正，处理速度慢，难以满足实时性要求。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是现有多维随机振动控制方法均利用上位控制计算机进行信号修正，处理速度慢，难以满足实时性要求。

本发明的技术方案如下所述：

一种多维随机振动控制方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤(1)：设定参考谱矩阵和控制谱线数；

步骤(2)：生成真随机驱动信号；

步骤(3)：计算控制谱矩阵，对真随机驱动信号进行驱动修正；

步骤(4)：返回步骤(3)，直至其控制谱矩阵位于参考谱矩阵的容差带范围内。

步骤(1)中，通过作为上位机的控制计算机设定参考谱矩阵R和控制谱线数nSL，控制计算机将参考谱矩阵R传输至多维随机振动信号处理模块，控制计算机将控制谱线数nSL传输至随机信号源。

步骤(2)具体包括以下步骤：

步骤(2.1)随机信号源发出低量级白噪声信号，依次进行D/A转换和低通滤波，并将低通滤波后的信号进行功率放大；

步骤(2.2)进行功率放大后的低量级白噪声信号作用于振动台，激励位于振动台上方的试件振动；同时，获取振动中的试件的响应信号；

步骤(2.3)对上述响应信号进行抗混迭滤波；并对抗混迭滤波处理后的信号进行A/D转换；A/D转换后的数字信号传输至多维随机振动信号处理模块进行处理；

步骤(2.4)多维随机振动信号处理模块对步骤(2.3)所述A/D转换后的数字信号进行如下操作：

步骤(2.4.1)计算步骤(2.1)中随机信号源发出的低量级白噪声信号与步骤(2.3)中A/D转换后的数字信号之间的传递函数；

步骤(2.4.2)获取上述传递函数的补偿矩阵；

步骤(2.4.3)对步骤(1)所述参考谱矩阵R进行Cholesky分解，得到下三角矩阵L；

步骤(2.4.4)多维随机振动信号处理模块生成独立白噪声谱矩阵，其与步骤(2.4.2)所述补偿矩阵及步骤(2.4.3)所述下三角矩阵L相乘得到驱动谱矩阵；

步骤(2.4.5)对驱动谱矩阵进行IFFT变换，得到伪随机信号种子序列，并将伪随机信号种子序列传输至随机信号源；

步骤(2.5)随机信号源对伪随机信号种子序列进行时域随机化处理，得到真随机驱动信号。

步骤(2.5)所述时域随机化处理具体包括以下步骤：

步骤(2.5.1)随机生成一组位置随机数；

步骤(2.5.2)通过位置随机数取伪随机信号种子序列对应位置的数值及此位置后个位置的数值形成一组序列；

步骤(2.5.3)将对应同一位置随机数的一组序列进行加窗；

步骤(2.5.4)将对应不同位置随机数的不同组序列按一定比例进行搭接，得到真随机驱动信号。

作为优选方案，步骤(2.5)所述时域随机化处理也可以通过以下步骤实现：

步骤(2.5.1)随机生成一组位置随机数和一组反转随机数；

步骤(2.5.2)通过位置随机数取伪随机序列对应位置的数值及此位置后个位置的数值形成一组序列；将反转随机数与对应位置随机数的一组序列相乘，得到新的一组序列；

步骤(2.5.3)将对应同一位置随机数的新的一组序列进行加窗；

步骤(2.5.4)将对应不同位置随机数的不同组新的序列按一定比例进行搭接，得到真随机驱动信号。

步骤(3)具体包括以下步骤：

步骤(3.1)随机信号源输出真随机驱动信号，对所述真随机驱动信号依次进行D/A转换和低通滤波，并将低通滤波后的信号进行功率放大；

步骤(3.2)进行功率放大后的真随机驱动信号作用于振动台，激励位于振动台上方的试件振动；同时，获取振动中的试件的响应信号；

步骤(3.3)对步骤(3.2)所述响应信号进行抗混迭滤波；并对抗混迭滤波处理后的信号进行A/D转换；A/D转换后的数字信号传输至多维随机振动信号处理模块进行处理；