CN108254145A - 一种实现多振动台同步振动的控制方法 - Google Patents

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朱丽平
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Abstract

本申请公开了一种实现多振动台同步振动的控制方法，预先搭建一同步振动平台，该同步振动平台包括N个振动台、N个加速度传感器、一个通道信号调理器、N个功率放大器以及一个DSP控制器；其中，N为大于或等于2的正整数；每个振动台振动产生一组加速响应信号；所述加速传感器与振动台一一对应设置，用于采集对应的振动台的加速度响应信号，并传递给所述通道信号调理器；所述通道信号调理器用于对采集到的所有加速度响应信号进行信号调理，并反馈至所述DSP控制器；所述DSP控制器输出N路经过补偿后的信号，并一一对应地输出给各个功率放大器；每个功率放大器将信号放大后再一一对应地输出给振动台。

Description

一种实现多振动台同步振动的控制方法
技术领域
本申请属于船舶制造、航空航天飞行器以及汽车制造等领域，具体涉及一种实现多振动台同步振动的控制方法。
背景技术
在船舶制造、航空航天飞行器以及汽车制造等领域中，经常涉及大型结构或机械设备的振动环境试验。被测对象需要通过模拟的方法使其承受一定强度的振动激励来检验产品、设备的可靠性或者消除加工工件的应力。这类试验对于保证电子电路可靠性及系统强度等方面具有十分重要的意义，因此也是很多产品出厂前的强制性试验要求。
目前由于设备和技术的局限，为了模拟实际振动环境通常采用单振动台试验方法。然而对大型试件，单一振动台不能提供足够的推力，而且不利于实现振动分布的均匀性，进而导致试件上不同位置位移和应力分布不合理。此时如果要求试件达到预想的试验量级，就需要单振动台需提供很大的推力，而这造成的影响是夹具和试件的接触面应力过大，从而造成局部失效损坏，因此在这些场合，需要多台振动台同时工作。但是由于加工、焊接等因素影响，即使按照同一图纸加工出来的功率放大器和振动台，在相同输入信号的激励下，振动台的响应也会有所不同，所以开发多振动台同步振动控制系统十分必要。
申请内容
本申请要解决的技术问题是提供一种实现多振动台同步振动的控制方法，使多个振动台在不同方向均能实现振动的幅值和相位同步。
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种实现多振动台同步振动的控制方法，预先搭建一同步振动平台，该同步振动平台包括N个振动台、一个扩展台、N个功率放大器、N个加速度传感器、一个通道信号调理器以及一个DSP控制器；其中，N为大于或等于2的正整数；
其中，每个振动台振动产生一组加速响应信号；所述加速传感器与振动台一一对应设置，用于采集对应的振动台的加速度响应信号，并传递给所述通道信号调理器；所述通道信号调理器用于对采集到的所有加速度响应信号进行信号调理，并反馈至所述DSP控制器；所述DSP控制器输出N路经过补偿后的信号，并一一对应地输出给各个功率放大器；每个功率放大器将信号放大后一一对应地输出给振动台；
按照以下步骤进行操作：
第一步，离线辨识：先将其中第一个振动台输入白噪声信号，并将其余的振动台中输入信号置零，从而辨识出N个第一误差通道；再将第二个振动台输入白噪声信号，并将其余的振动台中输入信号置零，从而辨识出N个第二误差通道；以此类推，最后将其中最后一个振动台的输入白噪声信号，并将其余的振动台中输入信号置零，从而辨识出N个第N误差通道；
第二步，等辨识完以上所有误差通道后，将所有误差通道的数据存入所述DSP控制器中；
第三步，同步控制：将采集到的输入信号作为数字滤波器W11、W12……W1n的输入信号，然后将输入信号进行L个采样时刻延迟处理后作为另外N个数字滤波器Wn1、Wn2……Wnn的输入信号，以此类推；
第四步，将延迟D个采样时刻后的输入信号作为N台振动台最终的期望信号d(n)；
第五步，基于第一步辨识出来的所有误差通道的数据结果采用多通道FxLMS算法，对控制系统进行同步控制，最终达到同步振动的效果。
进一步地，每个振动台采用延迟的输入信号作为振动台共同的期望信号。
进一步地，将直接采集的输入信号和N-1个经过延迟的输入信号作为N2路输入信号分别通过N2个数字滤波器。
进一步地，还包括一扩展台，所有振动台同时刚性连接在所述扩展台上。
与其他技术相比，本发明具有以下优点：
1、能够补偿各振动台所形成的通道，使得各振动台在相同输入信号情况下的输出响应在5-300H之内趋于一致。其中各振动台输出响应幅值差控制在2％以内，输出信号的相位差控制在4°以内。
2、本发明方法不但能够实现多台振动台垂直方向同步振动，还能实现水平方向异步推拉，应用更广泛。
3、采用四个自适应数字滤波器来补偿四个实际的物理通道，能够更加精确地补偿各误差通道，从而保证了各振动台输出响应在幅值和相位方面的精度，提高了系统稳定性。
4、采用延迟后的输入信号作为期望信号不但能够让各振动台输出响应趋于一致，而且使得各振动台的输出响应具备与输入信号完全相同的信号特征。无论用户需要得到什么类型的振动台响应信号，只要输入给控制器相同类型的信号即可。因此本发明更加符合市场需求和用户要求。
附图说明
图1为本发明的系统应用示意图；
图2为本发明在辨识阶段的控制框图；
图3为本发明采用的控制方法框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本申请并能予以实施，但所举实施例不作为对本申请的限定。
实施例：一种实现多振动台同步振动的控制方法
参见附图1，预先搭建一同步振动平台，该同步振动平台包括N个振动台5、一个扩展台6、N个功率放大器1、N个加速度传感器7、一个通道信号调理器4以及一个DSP控制器3；其中，N为大于或等于二的正整数；本实施例中，取N为2为例。
即该同步振动平台包括两个振动台5、一个扩展台6、两个功率放大器1、两个加速度传感器7、两个通道信号调理器4以及两个DSP控制器3。
其中，每个振动台5振动产生一组加速响应信号，即两个振动台5振动产生两组加速响应信号；两个加速传感器7与两个振动台5一一对应设置，每个加速传感器7用于采集对应的振动台5的加速度响应信号，并传递给所述通道信号调理器4。所述通道信号调理器4用于对采集到的所有加速度响应信号进行信号调理，并反馈至所述DSP控制器3。所述DSP控制器3输出两路经过补偿后的信号，并一一对应地输出给各个功率放大器1；两个功率放大器将信号放大后再一一对应地输出给两个振动台5。
按照以下步骤进行操作：
第一步，参见附图2，离线辨识：先将其中一个振动台5的输入信号置零，另一个振动台5输入白噪声信号，辨识出来两个第一误差通道；再将原来输入白噪声的一路信号置零，将另一路信号切换成白噪声，辨识出来另外两个第二误差通道。
第二步，等辨识完以上所有误差通道后，将所有误差通道的数据存入所述DSP控制器3中。
第三步，参见附图3，同步控制：将采集到的输入信号作为数字滤波器W11、W12输入信号，然后将输入信号进行L个采样时刻延迟处理后作为另外两个数字滤波器W21、W22。
第四步，将延迟D个采样时刻后的输入信号作为两台振动台最终的期望信号d(n)。
第五步，将由第一步辨识出来的所有误差通道的数据结果采用多通道FxLMS算法，对控制系统进行同步控制，最终达到同步振动的效果。
本实施例将双振动台系统视为四通道线性系统，其中四个通道分别为每台振动台5的输入信号到各振动台5中心位置对应扩展台6上的加速度传感器7的输出信号之间的通道。在控制系统中，引入一个四通道的自适应数字滤波器，用DSP控制器3采集到的输入信号做延迟处理后作为两台振动台5的响应的共同期望信号，然后用这四个数字滤波器分别补偿实际物理系统的四个通道，使每台振动台5的最终响应即加速度传感器7采集到的响应信号趋于期望信号，从而达到同步振动的目的。
以上振动台5设为两个，但是不仅限于两个，当为N台时，将直接采集的输入信号和N-1个经过延迟的输入信号作为N2路输入信号分别通过N2个数字滤波器。
以上所述实施例仅是为充分说明本申请而所举的较佳的实施例，本申请的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本申请基础上所作的等同替代或变换，均在本申请的保护范围之内。本申请的保护范围以权利要求书为准。

Claims (4)

1.一种实现多振动台同步振动的控制方法，其特征在于，预先搭建一同步振动平台，该同步振动平台包括N个振动台、N个加速度传感器、一个通道信号调理器、N个功率放大器以及一个DSP控制器；其中，N为大于或等于2的正整数；
其中，每个振动台振动产生一组加速响应信号；所述加速传感器与振动台一一对应设置，用于采集对应的振动台的加速度响应信号，并传递给所述通道信号调理器；所述通道信号调理器用于对采集到的所有加速度响应信号进行信号调理，并反馈至所述DSP控制器；所述DSP控制器输出N路经过补偿后的信号，并一一对应地输出给各个功率放大器；每个功率放大器将信号放大后再一一对应地输出给振动台；
按照以下步骤进行操作：
第一步，离线辨识：先将其中第一个振动台输入白噪声信号，并将其余的振动台中输入信号置零，从而辨识出N个第一误差通道；再将第二个振动台输入白噪声信号，并将其余的振动台中输入信号置零，从而辨识出N个第二误差通道；以此类推，最后将其中最后一个振动台的输入白噪声信号，并将其余的振动台中输入信号置零，从而辨识出N个第N误差通道；
第二步，等辨识完以上所有误差通道后，将所有误差通道的数据存入所述DSP控制器中；
第三步，同步控制：将采集到的输入信号作为数字滤波器W11、W12……W1n的输入信号，然后将输入信号进行L个采样时刻延迟处理后作为另外N个数字滤波器Wn1、Wn2……Wnn的输入信号，以此类推；
第四步，将延迟D个采样时刻后的输入信号作为N台振动台最终的期望信号d(n)；
第五步，基于第一步辨识出来的所有误差通道的数据结果采用多通道FxLMS算法，对控制系统进行同步控制，最终达到同步振动的效果。
2.如权利要求1所述的实现多振动台同步振动的控制方法，其特征在于，每个振动台采用延迟的输入信号作为振动台共同的期望信号。
3.如权利要求1所述的实现多振动台同步振动的控制方法，其特征在于，将直接采集的输入信号和N-1个经过延迟的输入信号作为N2路输入信号分别通过N2个数字滤波器。
4.如权利要求1-3任一所述的实现多振动台同步振动的控制方法，其特征在于，还包括一扩展台，所有振动台同时刚性连接在所述扩展台上。
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