CN112444366B - 一种随机振动试验分频段混合控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明专利公开了一种随机振动试验分频段混合控制方法，特别是一种具有极限控制的分频段混合控制方法，该方法能在不同频段选择使用不同控制方式实现混合控制，并综合考虑极限控制点响应对驱动信号进行均衡修正；该方法适用于随机振动环境试验；本发明首先根据分频段控制片段获得混合控制下的控制响应谱，依据已有技术获得该量级下试验系统传递函数；然后比较极限控制点响应与极限目标参数，获得驱动信号调整值；最后依据驱动信号调整值修正驱动谱，进行均衡修正，直至达到试验条件量级。

Description

一种随机振动试验分频段混合控制方法
技术领域
本发明属于数字信号处理技术领域，具体涉及一种随机振动试验分频段混合控制方法。
背景技术
随机振动试验作为模拟被试产品工作振动环境的有效手段，是振动试验发展的重要阶段。在试验技术发展过程中，已经形成了不同的控制方式，如单点控制、多点控制等，而不同的控制方式可以对试验件产生不同的的试验效果。实际工程应用中，或者因为试验件各部分响应的差异，期望试验时试验件在各频段有不同的试验效果，尤其对一些重要部件，需要通过采用极限控制避免让产品受到过强的力学应力造成损坏，然而现有技术中却不具备能够进行混合控制的方法。
为了解决以上问题我方研发出了一种随机振动试验分频段混合控制方法。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种随机振动试验分频段混合控制方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种随机振动试验分频段混合控制方法，包括以下步骤：
S1、根据随机振动试验条件，使用参考谱Gr(f)生成时间历程为x0(t)的低量级驱动信号进行随机振动自检试验，激励被试产品；
S2、实测各控制点响应信号yR(t)，设定n个控制点及m个极限控制点，n个控制点的响应分别为yR-C1(t)、yR-C2(t)、…、yR-Cn(t)，m个极限控制点的响应分别为yR-L1(t)、yR-L2(t)、…、yR-Lm(t)；
S3、
a、根据试验控制策略，构建分频段控制片段，每一个片段都由高、低频率两点定义，每个频段按照需求选择控制方式；以β种控制方式混合控制，控制带宽为fLow～fHigh，其中fLow≤f≤f1频段采用F1(f)控制，f1＜f≤f2频段采用F2(f)控制，…，fβ-1＜f≤fHigh频段采用Fβ(f)控制，控制响应谱Gy(f)为：
Figure GDA0003651858140000021
其中，
Figure GDA0003651858140000022
Figure GDA0003651858140000023
…
Figure GDA0003651858140000024
式中，Gy-Cn(f),n＝1,2,…,n为控制点的响应谱，下同Gy-Lm(f),m＝1,2,…,m对应为极限控制点的响应谱；
b、利用驱动谱获得振动试验系统的传递函数H(f)为：
H(f)＝Gy(f)/Gr(f)
S4、
a、利用极限控制点的响应谱与极限目标谱进行比较；m个极限控制点受m段极限目标谱限制，分别为
Figure GDA0003651858140000025
极限带宽对应为fL1～fL1'、fL2～fL2'、…、fLm～fLm'，其中fm-1'≤fm；若极限控制响应谱
Figure GDA0003651858140000026
超出极限目标值，则生成参数
Figure GDA0003651858140000027
为负，以在该极限频段内减少驱动信号；
b、若极限控制点响应低于极限目标值，生成的参数
Figure GDA0003651858140000031
不影响驱动信号的均衡修正；
S5、利用步骤S3获得的传递函数H(f)和步骤S4获得的参数
Figure GDA0003651858140000032
修正驱动谱为Gd(f)，生成低量级驱动信号x-15(t)；重复步骤S2至步骤S4，获得n个控制点的响应
Figure GDA0003651858140000033
并更新控制响应谱
Figure GDA0003651858140000034
和传递函数H(f)；
S6、控制响应谱
Figure GDA0003651858140000035
与低量级试验条件Gr-15(f)进行比较及极限控制响应谱
Figure GDA0003651858140000036
与低量级极限目标谱
Figure GDA0003651858140000037
进行比较，若不满足允差要求，则返回步骤S5重新循环；
S7、若满足条件允差要求，则提高试验量级进行随机振动试验；返回步骤S5重新循环，直到达到规定的试验量级，且满足条件允差。
本发明的有益效果在于：
本发明的一种随机振动试验分频段混合控制方法，能够满足试验件在不同频段期望完成的不同试验效果，尤其对于一些重要部件，通过采用极限控制避免让产品受到过强的力学应力造成损坏。
附图说明
图1为本申请的方法流程示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种随机振动试验分频段混合控制方法，包括以下步骤：
S1、根据随机振动试验条件，使用参考谱Gr(f)生成时间历程为x0(t)的低量级驱动信号进行随机振动自检试验，激励被试产品；
S2、实测各控制点响应信号yR(t)，以n个控制点及m个极限控制点为例，n个控制点的响应分别为yR-C1(t)、yR-C2(t)、…、yR-Cn(t)，m个极限控制点的响应分别为yR-L1(t)、yR-L2(t)、…、yR-Lm(t)；
S3、
a、根据试验控制策略，构建分频段控制片段，每一个片段都由高、低频率两点定义，每个频段按照需求选择控制方式；以β种控制方式混合控制为例，控制带宽为fLow～fHigh，其中fLow≤f≤f1频段采用F1(f)控制，f1＜f≤f2频段采用F2(f)控制，…，fβ-1＜f≤fHigh频段采用Fβ(f)控制，控制响应谱Gy(f)为：
Figure GDA0003651858140000041
其中，
Figure GDA0003651858140000042
Figure GDA0003651858140000043
…
Figure GDA0003651858140000044
式中，Gy-Cn(f),n＝1,2,…,n为控制点的响应谱，下同Gy-Lm(f),m＝1,2,…,m对应为极限控制点的响应谱；
b、利用驱动谱获得振动试验系统的传递函数H(f)为：
H(f)＝Gy(f)/Gr(f)
S4、
a、利用极限控制点的响应谱与极限目标谱进行比较；m个极限控制点受m段极限目标谱限制，分别为
Figure GDA0003651858140000045
极限带宽对应为fL1～fL1'、fL2～fL2'、…、fLm～fLm'，其中fm-1'≤fm；若极限控制响应谱
Figure GDA0003651858140000051
超出极限目标值，则生成参数
Figure GDA0003651858140000052
为负，以在该极限频段内减少驱动信号；
b、若极限控制点响应低于极限目标值，生成的参数
Figure GDA0003651858140000053
不影响驱动信号的均衡修正；
S5、利用步骤S3获得的传递函数H(f)和步骤S4获得的参数
Figure GDA0003651858140000054
修正驱动谱为Gd(f)，生成低量级驱动信号x-15(t)；重复步骤S2至步骤S4，获得n个控制点的响应
Figure GDA0003651858140000055
并更新控制响应谱
Figure GDA0003651858140000056
和传递函数H(f)；
S6、控制响应谱
Figure GDA0003651858140000057
与低量级试验条件Gr-15(f)进行比较及极限控制响应谱
Figure GDA0003651858140000058
与低量级极限目标谱
Figure GDA0003651858140000059
进行比较，若不满足允差要求，则返回步骤S5重新循环；
S7、若满足条件允差要求，则提高试验量级(如-12dB)进行随机振动试验；返回步骤S5重新循环，直到达到规定的试验量级(0dB)，且满足条件允差。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。

Claims (1)

1.一种随机振动试验分频段混合控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据随机振动试验条件，使用参考谱Gr(f)生成时间历程为x0(t)的低量级驱动信号进行随机振动自检试验，激励被试产品；
S2、实测各控制点响应信号yR(t)，设定n个控制点及m个极限控制点，n个控制点的响应分别为yR-C1(t)、yR-C2(t)、…、yR-Cn(t)，m个极限控制点的响应分别为yR-L1(t)、yR-L2(t)、…、yR-Lm(t)；
S3、
a、根据试验控制策略，构建分频段控制片段，每一个片段都由高、低频率两点定义，每个频段按照需求选择控制方式；以β种控制方式混合控制，控制带宽为fLow～fHigh，其中fLow≤f≤f1频段采用F1(f)控制，f1＜f≤f2频段采用F2(f)控制，…，fβ-1＜f≤fHigh频段采用Fβ(f)控制，控制响应谱Gy(f)为：
Figure FDA0003651858130000011
其中，
Figure FDA0003651858130000012
Figure FDA0003651858130000013
…
Figure FDA0003651858130000014
式中，Gy-Cn(f),n＝1,2,…,n为控制点的响应谱，下同Gy-Lm(f),m＝1,2,…,m对应为极限控制点的响应谱；
b、利用驱动谱获得振动试验系统的传递函数H(f)为：
H(f)＝Gy(f)/Gr(f)
S4、
a、利用极限控制点的响应谱与极限目标谱进行比较；m个极限控制点受m段极限目标谱限制，分别为
Figure FDA0003651858130000021
极限带宽对应为fL1～fL1'、fL2～fL2'、…、fLm～fLm'，其中fm-1'≤fm；若极限控制响应谱
Figure FDA0003651858130000022
超出极限目标值，则生成参数
Figure FDA0003651858130000023
为负，以在该极限频段内减少驱动信号；
b、若极限控制点响应低于极限目标值，生成的参数
Figure FDA0003651858130000024
不影响驱动信号的均衡修正；
S5、利用步骤S3获得的传递函数H(f)和步骤S4获得的参数
Figure FDA0003651858130000025
修正驱动谱为Gd(f)，生成低量级驱动信号x-15(t)；重复步骤S2至步骤S4，获得n个控制点的响应
Figure FDA0003651858130000026
并更新控制响应谱
Figure FDA0003651858130000027
和传递函数H(f)；
S6、控制响应谱
Figure FDA0003651858130000028
与低量级试验条件Gr-15(f)进行比较及极限控制响应谱
Figure FDA0003651858130000029
与低量级极限目标谱
Figure FDA00036518581300000210
进行比较，若不满足允差要求，则返回步骤S5重新循环；
S7、若满足条件允差要求，则提高试验量级进行随机振动试验；返回步骤S5重新循环，直到达到规定的试验量级，且满足条件允差。
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