CN105043701A - 一种具有零位自适应跟踪功能的振动控制系统 - Google Patents

Abstract

一种具有零位自适应跟踪功能的振动控制系统，包括：振动台驱动器；振动台；位移传感器，其中，所述振动台驱动器输出端连接振动台的控制端，位移传感器安装在振动台上，位移传感器信号输出端连接振动台驱动器。与现有技术相比，本发明的具有零位自适应跟踪功能的振动控制系统，采用电气自动控制方式来解决零点偏移现象，可以自动调整振动台零点，自动匹配不同试件，对比手动调节方式，操作简单，使用灵活，稳定可靠，同时本发明主要是采用零位自适应跟踪功能的振动控制系统，可以自动跟踪并调节振动系统的零点，从而提升了振动试验系统的准确性和动态响应的性能。

Description

一种具有零位自适应跟踪功能的振动控制系统

技术领域

本发明涉及振动控制技术领域，具体涉及一种具有零位自适应跟踪功能的振动控制系统。

背景技术

振动试验是指评定产品在预期的使用环境中抗振能力而对受振动的实物或模型进行的试验，能够仿真产品在运输、安装、试验环境中所遭受的各种振动环境影响。振动试验最早从20世纪40年代起开始应用在航空航天领域，随着现代科学技术的发展，振动试验已经广泛推广到动力机械、交通运输、建筑等众多工业领域。

振动试验控制系统主要由振动台、功率放大器、控制器、传感器、试件以及夹具组成。按照激振方式来分类，振动试验激振设备主要分为三类：机械式振动台、电液式振动台和电动式振动台。其中，电液式振动台和电动式振动台目前应用广泛。

常见的振动试验有正弦振动和随机振动。在振动试验过程中，不同质量的试件使得振动台受到不同大小的压力，进而产生不同程度的形变，振动台台面基准线也相应产生不同程度的偏移，也就是说振动台产生了零点偏移。

零点偏移会影响振动试验系统的准确性和动态特性，试件模拟的振动环境参数有一定的偏差，不能准确的模拟试验环境。

零点偏移的存在会使得振动试验系统不能准确的模拟试验环境，降低振动试验系统的动态性能。为了消除试件引起的振动台面零点偏移，需要对振动台进行零点补偿，使得振动控制系统具有较好的动态特性。目前我国市场上的振动试验系统中，电液式振动试验系统一般通过手动旋转电位器，给伺服阀施加一个偏置信号来补偿振动试验系统的零点偏移。电动振动试验系统一般采用气动补偿方式来调整系统的零位。这些零位补偿方式都需要手工调节，能够在一定程度上对零点偏移进行补偿，使得振动试验系统的零点偏移现象有所改善，但是在准确性、动态响应、灵活性等方面性能效果一般。

发明内容

本发明目的在于提供一种具有零位自适应跟踪功能的振动控制系统，以解决现有技术中零位补偿方式都需要手工调节，虽然能够在一定程度上对零点偏移进行补偿，使得振动试验系统的零点偏移现象有所改善，但是在准确性、动态响应、灵活性等方面性能效果一般等技术性缺陷。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种具有零位自适应跟踪功能的振动控制系统，包括：

振动台驱动器，将输入信号进行功率放大，并根据参考零位对振动台零位进行自适应跟踪整定；

振动台，将振动台驱动器输入的电气信号，转换为相应的机械振动运动；

位移传感器，将振动台的位移量转换成电信号，

其中，所述振动台驱动器输出端连接振动台的控制端，位移传感器安装在振动台上，位移传感器信号输出端连接振动台驱动器。

优选地，所述振动台驱动器包括：

求和电路单元，将输入信号与误差电路单元的输出信号进行叠加，输出给信号调理电路单元；

信号调理电路单元，将求和电路单元的输出进行滤波、调理、整定，通过功率放大电路单元输出；

零位自适应跟踪电路单元，对位移传感器的输出信号进行滤波、整定，并自动跟踪计算位移信号的零点；

误差电路单元，将零位自适应跟踪电路单元输出的零点与参考零位进行减法运算，计算出当前振动的零点与参考零位的差值；

功率放大电路单元，将输入信号进行功率放大，使输出信号能够驱动振动台进行机械振动，

其中，所述位移传感器的输出端连接零位自适应跟踪电路单元，所述零位自适应跟踪电路单元的输出端连接误差电路单元，所述误差电路单元的输出端连接求和电路单元，所述求和电路单元的输出端连接信号调理电路单元，所述信号调理电路单元的输出端连接功率放大电路单元，所述功率放大电路单元的输出端连接振动台的控制端。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

本发明的具有零位自适应跟踪功能的振动控制系统，采用电气自动控制方式来解决零点偏移现象，可以自动调整振动台零点，自动匹配不同试件，对比手动调节方式，操作简单，使用灵活，稳定可靠，同时本发明主要是采用零位自适应跟踪功能的振动控制系统，可以自动跟踪并调节振动系统的零点，从而提升了振动试验系统的准确性和动态响应的性能。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构原理图；

图2为本发明实施例二的结构原理图。

图中：振动台驱动器1、求和电路单元11、信号调理电路单元12、零位自适应跟踪电路单元13、误差电路单元14、功率放大电路单元15、振动台2、位移传感器3。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明进行清楚、完整地描述。

实施例一，如图1所示，一种具有零位自适应跟踪功能的振动控制系统，包括：

振动台驱动器1，将输入信号进行功率放大，并根据参考零位对振动台2零位进行自适应跟踪整定；

振动台2，将振动台驱动器1输入的电气信号，转换为相应的机械振动运动；

位移传感器3，将振动台2的位移量转换成电信号，

其中，所述振动台驱动器1输出端连接振动台2的控制端，位移传感器3安装在振动台2上，位移传感器3信号输出端连接振动台驱动器1。

基于实施例一的实施例二，如图2所示，所述振动台驱动器包括：

求和电路单元11，将输入信号与误差电路单元14的输出信号进行叠加，输出给信号调理电路单元12；

信号调理电路单元12，将求和电路单元11的输出进行滤波、调理、整定，通过功率放大电路单元15放大输出；

零位自适应跟踪电路单元13，对位移传感器2的输出信号进行滤波、整定，并自动跟踪计算位移信号的零点；

误差电路单元14，将零位自适应跟踪电路单元13输出的零点与参考零位进行减法运算，计算出当前振动的零点与参考零位的差值；

功率放大电路单元15，将输入信号进行功率放大，使输出信号能够驱动振动台2进行机械振动，

其中，所述位移传感器3的输出端连接零位自适应跟踪电路单元13，所述零位自适应跟踪电路单元13的输出端连接误差电路单元14，所述误差电路单元14的输出端连接求和电路单元11，所述求和电路单元11的输出端连接信号调理电路单元12，所述信号调理电路单元12的输出端连接功率放大电路单元15，所述功率放大电路单元15的输出端连接振动台2的控制端。

在上述方案中，求和电路单元11将输入信号与误差电路单元14的输出信号进行叠加，经过信号调理电路单元12进行滤波调节整定，信号调理电路单元12的输出给功率放大电路单元15进行功率放大，驱动振动台2进行机械振动，位移传感器3将振动台的位移量转换成电信号传递给零位自适应跟踪电路单元13，零位自适应跟踪电路单元13计算出位移信号的零点，通过误差电路单元14与参考零位进行减法运算，计算出当前振动信号的零点与参考零点的位移差值，作为求和电路单元11的一路输入信号。

在上述方案中，能够将振动台2的零点自适应跟踪到设定的参考零位，如果振动台2的零点小于参考零位，误差电路单元14输出大于0，求和电路单元11的输出会叠加一个正电压的偏移，从而改变功率放大电路单元15的输出，进而将振动台2的零点上移，实现了振动台2零点的自适应跟踪闭环控制，使得振动台2零点与参考零位的位移误差为0，如果振动台2的零点大于参考零位，误差电路单元14输出小于0，求和电路单元11的输出会叠加一个负电压的偏移，从而改变功率放大电路单元15的输出，进而将振动台2的零点下移，实现了振动台2零点的自适应跟踪闭环控制，使得振动台2零点与参考零位的位移误差为0。

在上述实施中，求和电路单元11、信号调理电路单元12、误差电路单元14由高精密低功耗运算放大器及其外围电路组成，零位自适应跟踪电路单元13由运算放大器为核心构成的模拟调节电路组成，功率放大电路单元15由功率放大驱动芯片、MOSFET及其外围电路组成。

综上本发明的结构与原理可知，本发明的具有零位自适应跟踪功能的振动控制系统，采用电气自动控制方式来解决零点偏移现象，可以自动调整振动台零点，自动匹配不同试件，对比手动调节方式，操作简单，使用灵活，稳定可靠，同时本发明主要是采用零位自适应跟踪功能的振动控制系统，可以自动跟踪并调节振动系统的零点，从而提升了振动试验系统的准确性和动态响应的性能。

Claims (2)

1.一种具有零位自适应跟踪功能的振动控制系统，其特征在于，包括：

振动台驱动器，将输入信号进行功率放大，并根据参考零位对振动台零位进行自适应跟踪整定；

振动台，将振动台驱动器输入的电气信号，转换为相应的机械振动运动；

位移传感器，将振动台的位移量转换成电信号，

其中，所述振动台驱动器输出端连接振动台的控制端，位移传感器安装在振动台上，位移传感器信号输出端连接振动台驱动器。

2.如权利要求1所述的具有零位自适应跟踪功能的振动控制系统，其特征在于，所述振动台驱动器包括：

求和电路单元，将输入信号与误差电路单元的输出信号进行叠加，输出给信号调理电路单元；

信号调理电路单元，将求和电路单元的输出进行滤波、调理、整定，通过功率放大电路单元输出；

零位自适应跟踪电路单元，对位移传感器的输出信号进行滤波、整定，并自动跟踪计算位移信号的零点；

误差电路单元，将零位自适应跟踪电路单元输出的零点与参考零位进行减法运算，计算出当前振动的零点与参考零位的差值；

功率放大电路单元，将输入信号进行功率放大，使输出信号能够驱动振动台进行机械振动，

其中，所述位移传感器的输出端连接零位自适应跟踪电路单元，所述零位自适应跟踪电路单元的输出端连接误差电路单元，所述误差电路单元的输出端连接求和电路单元，所述求和电路单元的输出端连接信号调理电路单元，所述信号调理电路单元的输出端连接功率放大电路单元，所述功率放大电路单元的输出端连接振动台的控制端。