CN112904784A - 中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法及设备 - Google Patents

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CN112904784A CN202110493407.2A CN202110493407A CN112904784A CN 112904784 A CN112904784 A CN 112904784A CN 202110493407 A CN202110493407 A CN 202110493407A CN 112904784 A CN112904784 A CN 112904784A
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李晓锋
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Abstract

本发明提供了一种中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法及设备，包括：获取围压信号并进行调制，对调制后的围压信号进行滤波去噪，得到实用级围压信号；将实用级围压信号转换为第一数字信号，对第一数字信号进行纠偏得到第一纠偏信号，将第一纠偏信号转换为第一模拟信号，采用第一模拟信号对围压伺服执行机构进行围向纠偏控制；获取轴压信号并对轴压信号进行调制，对调制后的轴压信号进行滤波去噪，得到实用级轴压信号；将实用级轴压信号转换为第二数字信号，对第二数字信号进行纠偏得到第二纠偏信号，将第二纠偏信号转换为第二模拟信号，采用第二模拟信号对轴压伺服执行机构进行轴向纠偏控制。本发明可以快速采集数据并加载岩样轴压与围压。

Description

中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法及设备
技术领域
本发明实施例涉及岩石力学试验技术领域，尤其涉及一种岩样中等应变率动岩石动三轴试验伺服控制方法及设备。
背景技术
材料的力学特性具有应变率效应特征，峰值强度随应变率的增加整体呈增大的变化趋势。开展中等应变率范围内（中等应变率为）试验有利于相关工程的建设与工程灾害的预防，如核电工程岩体爆破开挖、防护工程建设、地下隧洞岩爆预防等。以往的设备基本采用瞬时加载的方式对材料进行中等应变率的加载，如气体驱动、炸药驱动及气-液混合驱动等。上述驱动模式在开展试验的过程中，具有一定的问题，包括压力的不可控制及试验结果较离散等。这些不良结果所带来的问题对试验数据的可靠性具有极大的影响。为得到稳定且可靠的试验结果，则需在试验过程中维持试样所处的应力状态稳定。对于中等应变率试验而言，采集与处理数据的速度要求较高，通常为毫秒量级，故开发一种中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法及设备具有较大的挑战性，也是业界亟待解决的技术问题，该问题的解决将有效地克服上述相关技术中的缺陷。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法及设备。
第一方面，本发明的实施例提供了一种中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法，包括：获取围压信号并对围压信号进行调制，对调制后的围压信号进行滤波去噪，得到实用级围压信号；将实用级围压信号转换为第一数字信号，对第一数字信号进行纠偏得到第一纠偏信号，将第一纠偏信号转换为第一模拟信号，采用第一模拟信号对围压伺服执行机构进行围向纠偏控制；获取轴压信号并对轴压信号进行调制，对调制后的轴压信号进行滤波去噪，得到实用级轴压信号；将实用级轴压信号转换为第二数字信号，对第二数字信号进行纠偏得到第二纠偏信号，将第二纠偏信号转换为第二模拟信号，采用第二模拟信号对轴压伺服执行机构进行轴向纠偏控制。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法，所述将实用级围压信号转换为第一数字信号包括：采用毫秒级频响的模数转换元器件将实用级围压信号转换为第一数字信号；所述将实用级轴压信号转换为第二数字信号包括：采用毫秒级频响的模数转换元器件将实用级轴压信号转换为第二数字信号。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法，所述将第一纠偏信号转换为第一模拟信号包括：采用毫秒级频响的数模转换元器件将第一纠偏信号转换为第一模拟信号；所述将第二纠偏信号转换为第二模拟信号包括：采用毫秒级频响的数模转换元器件将第二纠偏信号转换为第二模拟信号。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法，所述获取围压信号并对围压信号进行调制，以及所述获取轴压信号并对轴压信号进行调制，包括：
Figure 972271DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 111915DEST_PATH_IMAGE002
为对围压信号或轴压信号进行调制后的信号输出；
Figure 626073DEST_PATH_IMAGE003
为调频指数；k 为调频灵敏度；
Figure 490124DEST_PATH_IMAGE004
为围压信号或轴压信号的输出；
Figure 38917DEST_PATH_IMAGE005
为围压信号或轴压信号的幅度；
Figure 330221DEST_PATH_IMAGE006
为围压信号或轴压信号的频率；t为时刻；
Figure 580943DEST_PATH_IMAGE007
为载波信号的输出；
Figure 248684DEST_PATH_IMAGE008
为载波信号的幅 度；
Figure 386405DEST_PATH_IMAGE009
为载波信号的频率。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法，所述对调制后的围压信号进行滤波去噪，得到实用级围压信号，以及所述对调制后的轴压信号进行滤波去噪，得到实用级轴压信号，包括：
Figure 114189DEST_PATH_IMAGE010
其中，
Figure 337360DEST_PATH_IMAGE011
为增益系数；G为滤波增益；
Figure 559525DEST_PATH_IMAGE012
为滤波去噪后得到的实用级围压信号或 实用级轴压信号；
Figure 551752DEST_PATH_IMAGE013
为调制后的围压信号或调制后的轴压信号。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法，所述采用第一模拟信号对围压伺服执行机构进行围向纠偏控制，以及所述采用第二模拟信号对轴压伺服执行机构进行轴向纠偏控制，包括：
Figure 716017DEST_PATH_IMAGE014
e(t)=y(t)-I(t)
其中，
Figure 426484DEST_PATH_IMAGE015
为第一纠偏系数；
Figure 170449DEST_PATH_IMAGE016
为第二纠偏系数；
Figure 797609DEST_PATH_IMAGE017
为第三纠偏系数；e(t)为伺服 机构的偏差信号；y(t)为实际输出的伺服机构信号；I(t)为期望输出的伺服机构信号。
第二方面，本发明的实施例提供了一种中等应变率岩石动三轴试验伺服控制系统，用于实现前述方法实施例中任一实施例所述的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法，包括：第一信号调制模块，用于对围压信号进行调制；第一滤波去噪模块，用于对调制后的围压信号进行滤波去噪；第一模数转换模块，用于将实用级围压信号转换为第一数字信号；第一纠偏模块，用于对第一数字信号进行纠偏得到第一纠偏信号；第一数模转换模块，用于将第一纠偏信号转换为第一模拟信号；围压伺服执行机构，用于根据第一模拟信号加载围向载荷；围向载荷传感器，用于采集围向载荷；第二信号调制模块，用于对轴压信号进行调制；第二滤波去噪模块，用于对调制后的轴压信号进行滤波去噪；第二模数转换模块，用于将实用级轴压信号转换为第二数字信号；第二纠偏模块，用于对第二数字信号进行纠偏得到第二纠偏信号；第二数模转换模块，用于将第二纠偏信号转换为第二模拟信号；轴压伺服执行机构，用于根据第二模拟信号加载轴向载荷；轴向载荷传感器，用于采集轴向载荷；轴向位移传感器，用于采集轴向位移；中央处理器，用于对第一数字信号进行纠偏得到第一纠偏信号，以及对第二数字信号进行纠偏得到第二纠偏信号。
第三方面，本发明的实施例提供了一种中等应变率岩石动三轴试验伺服控制装置，包括：第一主模块，用于获取围压信号并对围压信号进行调制，对调制后的围压信号进行滤波去噪，得到实用级围压信号；第二主模块，用于将实用级围压信号转换为第一数字信号，对第一数字信号进行纠偏得到第一纠偏信号，将第一纠偏信号转换为第一模拟信号，采用第一模拟信号对围压伺服执行机构进行围向纠偏控制；第三主模块，用于获取轴压信号并对轴压信号进行调制，对调制后的轴压信号进行滤波去噪，得到实用级轴压信号；第四主模块，用于将实用级轴压信号转换为第二数字信号，对第二数字信号进行纠偏得到第二纠偏信号，将第二纠偏信号转换为第二模拟信号，采用第二模拟信号对轴压伺服执行机构进行轴向纠偏控制。
第四方面，本发明的实施例提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
存储器存储有可被处理器执行的程序指令，处理器调用程序指令能够执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法。
第五方面，本发明的实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法。
本发明实施例提供的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法及设备，通过采用毫秒级频响的传感器、模数/数模转换器及伺服控制机构等元器件并结合响应的双闭环纠偏模式，实现了中等应变率加载条件下毫秒量级试验时长内岩样轴向与围向的伺服加载，取得了快速采集数据并控制岩样轴向与围向加载的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法流程图；
图2为本发明实施例提供的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制装置结构示意图；
图3为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图；
图4为本发明实施例提供的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制系统结构示意图；
图5为本发明实施例提供的滤波去噪电路结构示意图；
图6为本发明实施例提供的滤波响应曲线示意图；
图7为本发明实施例提供的准静态加载过程中轴向应力与加载时间的关系示意图；
图8为本发明实施例提供的中等应变率加载过程中轴向应力与加载时间的关系示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明实施例提供了一种中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法，参见图1，该方法包括：获取围压信号并对围压信号进行调制，对调制后的围压信号进行滤波去噪，得到实用级围压信号；将实用级围压信号转换为第一数字信号，对第一数字信号进行纠偏得到第一纠偏信号，将第一纠偏信号转换为第一模拟信号，采用第一模拟信号对围压伺服执行机构进行围向纠偏控制；获取轴压信号并对轴压信号进行调制，对调制后的轴压信号进行滤波去噪，得到实用级轴压信号；将实用级轴压信号转换为第二数字信号，对第二数字信号进行纠偏得到第二纠偏信号，将第二纠偏信号转换为第二模拟信号，采用第二模拟信号对轴压伺服执行机构进行轴向纠偏控制。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法，所述将实用级围压信号转换为第一数字信号包括：采用毫秒级频响的模数转换元器件将实用级围压信号转换为第一数字信号；所述将实用级轴压信号转换为第二数字信号包括：采用毫秒级频响的模数转换元器件将实用级轴压信号转换为第二数字信号。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法，所述将第一纠偏信号转换为第一模拟信号包括：采用毫秒级频响的数模转换元器件将第一纠偏信号转换为第一模拟信号；所述将第二纠偏信号转换为第二模拟信号包括：采用毫秒级频响的数模转换元器件将第二纠偏信号转换为第二模拟信号。
具体地，以轴向加载的控制模式为例，轴向加载方向涉及轴向荷载与轴向位移的高速伺服控制，轴向荷载信号通过轴向荷载传感器获得，轴向位移通过安装在设备上的非接触式轴向位移传感器获得。传感器获取数据的精度最高可达40KHz，即最高可完成25微秒采集一个数据点。采集的轴向荷载信号和轴向位移信号需经过信号调制处理，使得信号更好地进行传输。然后，对信号进行滤波处理，以去除信号中不需要的噪声干扰，滤波所采用的算法为：滤波后的信号通过A/D转换处理则可转换为数字信号，该A/D转换的电子元器件具有高频响快速处理的功能，可实现中等应变率加载过程中ms（毫秒）级的数据信号转换。将数字信号传输至中央处理器进行处理，该处理器采用的32位的ARM芯片，计算效率最低为15kHz，可满足前述A/D转换处理的速度要求，并采用纠偏算法对中央处理器的信号进行纠偏处理。纠偏信号传输至对应的D/A转换元器件中进行处理，即可将数字信号转换为对应的模拟信号，该D/A转换的元器件与前述元器件一样均具有高频响的特征，可完成ms级别的信号处理与转换。具有纠偏功能的模拟信号传输至轴向伺服控制阀（即轴压伺服执行机构），控制中等应变率加载过程中毫秒级响应的轴向荷载与位移的纠偏控制，则可完成设备的轴向伺服控制。围压的伺服控制逻辑与轴压类似，通过围压传感器对试验过程中的围压信号进行采集，后经过类似处理流程对信号进行处理，则可完成中等应变率加载试验过程中围压的伺服控制。为达到中等应变率加载过程中毫秒加载时长的快速伺服控制，需同时保证A/D转换的元器件、中央处理器、D/A转换的元器件及伺服控制阀具有高频响（毫秒级）的特点。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法，所述获取围压信号并对围压信号进行调制，以及所述获取轴压信号并对轴压信号进行调制，包括：
Figure 601617DEST_PATH_IMAGE018
其中，
Figure 64959DEST_PATH_IMAGE002
为对围压信号或轴压信号进行调制后的信号输出；
Figure 612615DEST_PATH_IMAGE003
为调频指数；k 为调频灵敏度；
Figure 845013DEST_PATH_IMAGE004
为围压信号或轴压信号的输出；
Figure 833304DEST_PATH_IMAGE005
为围压信号或轴压信号的幅度；
Figure 252784DEST_PATH_IMAGE006
为围压信号或轴压信号的频率；t为时刻；
Figure 869710DEST_PATH_IMAGE007
为载波信号的输出；
Figure 956615DEST_PATH_IMAGE008
为载波信号的幅 度；
Figure 368005DEST_PATH_IMAGE009
为载波信号的频率。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法，所述对调制后的围压信号进行滤波去噪，得到实用级围压信号，以及所述对调制后的轴压信号进行滤波去噪，得到实用级轴压信号，包括：
Figure 540360DEST_PATH_IMAGE010
（5）
其中，
Figure 679086DEST_PATH_IMAGE011
为增益系数；G为滤波增益；
Figure 886077DEST_PATH_IMAGE012
为滤波去噪后得到的实用级围压信号或 实用级轴压信号；
Figure 468368DEST_PATH_IMAGE013
为调制后的围压信号或调制后的轴压信号。
具体地，滤波电路的布置可以参见图5，电容的电抗在低频时非常高，电容此时等同于断开，在输入大于零时阻止任何频率低于的输入信号，直到截止频率。在该截止频率点以上，电容器的电抗降低至阈值以下，此时电容器相当于通路，允许所有输入信号直接传递到输出端，如图6滤波响应曲线所示。截止频率为：
Figure 862440DEST_PATH_IMAGE019
（6）
其中，R为电阻器的电阻值；C为电容器的电容量。高通滤波器的频率响应曲线中信 号在低频衰减，输出持续增加直到频率达到截止点
Figure 821169DEST_PATH_IMAGE020
，其响应曲线从0向上延伸到截止频 率
Figure 102240DEST_PATH_IMAGE021
后输出信号的幅度稳定在
Figure 121011DEST_PATH_IMAGE022
，最终经过高通滤波后获得的增益如（5）式所示。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法，所述采用第一模拟信号对围压伺服执行机构进行围向纠偏控制，以及所述采用第二模拟信号对轴压伺服执行机构进行轴向纠偏控制，包括：
Figure 2380DEST_PATH_IMAGE023
（7）
e(t)=y(t)-I(t) （8）
其中，
Figure 764799DEST_PATH_IMAGE024
为第一纠偏系数；
Figure 415224DEST_PATH_IMAGE016
为第二纠偏系数；
Figure 588585DEST_PATH_IMAGE017
为第三纠偏系数；e(t)为伺服 机构的偏差信号；y(t)为实际输出的伺服机构信号；I(t)为期望输出的伺服机构信号。
具体地，中央处理器处理后输出的参数信号可能存在偏差，此时需要的偏差信号进行纠偏处理。实际输出的参数信号为y(t),而期望输出的参数信号为I(t)，则二者之间存在差值e(t)=y(t)-I(t)，纠偏的目的就是将e(t)控制到零。y(t)的具体表达如（7）式所示。纠偏过程中即时成比例地反应偏差信号e(t)，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用以减小误差。当偏差e=0时，控制作用也为0。因此是基于偏差进行调节的，即有差调节。纠偏过程中需要对误差进行记忆，主要用于消除静差，提高纠偏的无差度。纠偏过程还需要反映偏差信号的变化趋势(变化速率)，并能在偏差信号值变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减小调节时间。从时间的角度讲，纠偏控制分别是对误差的当前状态、误差的过去状态和误差的变化趋势进行了控制。
本发明实施例提供的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法，通过采用毫秒级频响的传感器、模数/数模转换器及伺服控制机构等元器件并结合响应的双闭环纠偏模式，实现了中等应变率加载条件下毫秒量级试验时长内岩样轴向与围向的伺服加载，取得了快速采集数据并控制岩样轴向与围向加载的效果。
本发明实施例提供了一种中等应变率岩石动三轴试验伺服控制系统，用于实现前述方法实施例中任一实施例所述的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法，参见图4，该系统包括：第一信号调制模块，用于对围压信号进行调制；第一滤波去噪模块，用于对调制后的围压信号进行滤波去噪；第一模数转换模块，用于将实用级围压信号转换为第一数字信号；第一纠偏模块，用于对第一数字信号进行纠偏得到第一纠偏信号；第一数模转换模块，用于将第一纠偏信号转换为第一模拟信号；围压伺服执行机构，用于根据第一模拟信号加载围向载荷；围向载荷传感器，用于采集围向载荷；第二信号调制模块，用于对轴压信号进行调制；第二滤波去噪模块，用于对调制后的轴压信号进行滤波去噪；第二模数转换模块，用于将实用级轴压信号转换为第二数字信号；第二纠偏模块，用于对第二数字信号进行纠偏得到第二纠偏信号；第二数模转换模块，用于将第二纠偏信号转换为第二模拟信号；轴压伺服执行机构，用于根据第二模拟信号加载轴向载荷；轴向载荷传感器，用于采集轴向载荷；轴向位移传感器，用于采集轴向位移；中央处理器，用于对第一数字信号进行纠偏得到第一纠偏信号，以及对第二数字信号进行纠偏得到第二纠偏信号。需要说明的是，轴向油缸载荷通过轴向载荷传感器采集，得到轴向载荷信号；轴向位移通过轴向位移传感器采集，得到轴向位移信号；围向油缸载荷通过围向载荷传感器采集，得到围压信号。
本发明实施例提供的一种中等应变率岩石动三轴试验伺服控制系统为中等应变率下的轴向应力加载试验，与准静态轴向应力加载试验相比，准静态加载的加载时间较长且以秒为单位（如图7所示），中等应变率加载的加载时间较短且以毫秒为单位（如图8所示），此中等应变率岩石动三轴试验伺服控制系统达到了快速采集试验数据并控制岩样轴压与围压加载的目的。
本发明各个实施例的实现基础是通过具有处理器功能的设备进行程序化的处理实现的。因此在工程实际中，可以将本发明各个实施例的技术方案及其功能封装成各种模块。基于这种现实情况，在上述各实施例的基础上，本发明的实施例提供了一种中等应变率岩石动三轴试验伺服控制装置，该装置用于执行上述方法实施例中的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法。参见图2，该装置包括：第一主模块，用于获取围压信号并对围压信号进行调制，对调制后的围压信号进行滤波去噪，得到实用级围压信号；第二主模块，用于将实用级围压信号转换为第一数字信号，对第一数字信号进行纠偏得到第一纠偏信号，将第一纠偏信号转换为第一模拟信号，采用第一模拟信号对围压伺服执行机构进行围向纠偏控制；第三主模块，用于获取轴压信号并对轴压信号进行调制，对调制后的轴压信号进行滤波去噪，得到实用级轴压信号；第四主模块，用于将实用级轴压信号转换为第二数字信号，对第二数字信号进行纠偏得到第二纠偏信号，将第二纠偏信号转换为第二模拟信号，采用第二模拟信号对轴压伺服执行机构进行轴向纠偏控制。
本发明实施例提供的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制装置，采用图2中的若干模块，通过采用毫秒级频响的传感器、模数/数模转换器及伺服控制机构等元器件并结合响应的双闭环纠偏模式，实现了中等应变率加载条件下毫秒量级试验时长内岩样轴向与围向的伺服加载，取得了快速采集数据并控制岩样轴向与围向加载的效果。
需要说明的是，本发明提供的装置实施例中的装置，除了可以用于实现上述方法实施例中的方法外，还可以用于实现本发明提供的其他方法实施例中的方法，区别仅仅在于设置相应的功能模块，其原理与本发明提供的上述装置实施例的原理基本相同，只要本领域技术人员在上述装置实施例的基础上，参考其他方法实施例中的具体技术方案，通过组合技术特征获得相应的技术手段，以及由这些技术手段构成的技术方案，在保证技术方案具备实用性的前提下，就可以对上述装置实施例中的装置进行改进，从而得到相应的装置类实施例，用于实现其他方法类实施例中的方法。例如：
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制装置，还包括：第一子模块，用于实现所述将实用级围压信号转换为第一数字信号包括：采用毫秒级频响的模数转换元器件将实用级围压信号转换为第一数字信号；所述将实用级轴压信号转换为第二数字信号包括：采用毫秒级频响的模数转换元器件将实用级轴压信号转换为第二数字信号。
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制装置，还包括：第二子模块，用于实现所述将第一纠偏信号转换为第一模拟信号包括：采用毫秒级频响的数模转换元器件将第一纠偏信号转换为第一模拟信号；所述将第二纠偏信号转换为第二模拟信号包括：采用毫秒级频响的数模转换元器件将第二纠偏信号转换为第二模拟信号。
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制装置，还包括：第三子模块，用于实现所述获取围压信号并对围压信号进行调制，以及所述获取轴压信号并对轴压信号进行调制，包括：
Figure 957249DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 257781DEST_PATH_IMAGE002
为对围压信号或轴压信号进行调制后的信号输出；
Figure 28290DEST_PATH_IMAGE003
为调频指数；k 为调频灵敏度；
Figure 857706DEST_PATH_IMAGE004
为围压信号或轴压信号的输出；
Figure 57127DEST_PATH_IMAGE005
为围压信号或轴压信号的幅度；
Figure 895770DEST_PATH_IMAGE006
为围压信号或轴压信号的频率；t为时刻；
Figure 255207DEST_PATH_IMAGE007
为载波信号的输出；
Figure 786682DEST_PATH_IMAGE008
为载波信号的幅 度；
Figure 864360DEST_PATH_IMAGE025
为载波信号的频率。
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制装置，还包括：第四子模块，用于实现所述对调制后的围压信号进行滤波去噪，得到实用级围压信号，以及所述对调制后的轴压信号进行滤波去噪，得到实用级轴压信号，包括：
Figure 21541DEST_PATH_IMAGE010
其中，
Figure 501064DEST_PATH_IMAGE011
为增益系数；G为滤波增益；
Figure 937861DEST_PATH_IMAGE012
为滤波去噪后得到的实用级围压信号或 实用级轴压信号；
Figure 768414DEST_PATH_IMAGE013
为调制后的围压信号或调制后的轴压信号。
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制装置，还包括：第五子模块，用于实现所述采用第一模拟信号对围压伺服执行机构进行围向纠偏控制，以及所述采用第二模拟信号对轴压伺服执行机构进行轴向纠偏控制，包括：
Figure 948859DEST_PATH_IMAGE014
e(t)=y(t)-I(t)
其中，
Figure 299200DEST_PATH_IMAGE015
为第一纠偏系数；
Figure 906899DEST_PATH_IMAGE016
为第二纠偏系数；
Figure 224748DEST_PATH_IMAGE017
为第三纠偏系数；e(t)为伺服 机构的偏差信号；y(t)为实际输出的伺服机构信号；I(t)为期望输出的伺服机构信号。
本发明实施例的方法是依托电子设备实现的，因此对相关的电子设备有必要做一下介绍。基于此目的，本发明的实施例提供了一种电子设备，如图3所示，该电子设备包括：至少一个处理器(processor)、通信接口(Communications Interface)、至少一个存储器(memory)和通信总线，其中，至少一个处理器，通信接口，至少一个存储器通过通信总线完成相互间的通信。至少一个处理器可以调用至少一个存储器中的逻辑指令，以执行前述各个方法实施例提供的方法的全部或部分步骤。
此外，上述的至少一个存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个方法实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。基于这种认识，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
在本专利中，术语"包括"、"包含"或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括……"限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法，其特征在于，包括：获取围压信号并对围压信号进行调制，对调制后的围压信号进行滤波去噪，得到实用级围压信号；将实用级围压信号转换为第一数字信号，对第一数字信号进行纠偏得到第一纠偏信号，将第一纠偏信号转换为第一模拟信号，采用第一模拟信号对围压伺服执行机构进行围向纠偏控制；获取轴压信号并对轴压信号进行调制，对调制后的轴压信号进行滤波去噪，得到实用级轴压信号；将实用级轴压信号转换为第二数字信号，对第二数字信号进行纠偏得到第二纠偏信号，将第二纠偏信号转换为第二模拟信号，采用第二模拟信号对轴压伺服执行机构进行轴向纠偏控制。
2.根据权利要求1所述的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法，其特征在于，所述将实用级围压信号转换为第一数字信号包括：采用毫秒级频响的模数转换元器件将实用级围压信号转换为第一数字信号；所述将实用级轴压信号转换为第二数字信号包括：采用毫秒级频响的模数转换元器件将实用级轴压信号转换为第二数字信号。
3.根据权利要求1所述的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法，其特征在于，所述将第一纠偏信号转换为第一模拟信号包括：采用毫秒级频响的数模转换元器件将第一纠偏信号转换为第一模拟信号；所述将第二纠偏信号转换为第二模拟信号包括：采用毫秒级频响的数模转换元器件将第二纠偏信号转换为第二模拟信号。
4.根据权利要求1所述的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法，其特征在于，所述获取围压信号并对围压信号进行调制，以及所述获取轴压信号并对轴压信号进行调制，包括：
Figure 583656DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 785574DEST_PATH_IMAGE002
为对围压信号或轴压信号进行调制后的信号输出；
Figure 564174DEST_PATH_IMAGE003
为调频指数；k为调 频灵敏度；
Figure 369319DEST_PATH_IMAGE004
为围压信号或轴压信号的输出；
Figure 891567DEST_PATH_IMAGE005
为围压信号或轴压信号的幅度；
Figure 449456DEST_PATH_IMAGE006
为 围压信号或轴压信号的频率；t为时刻；
Figure 664537DEST_PATH_IMAGE007
为载波信号的输出；
Figure 425819DEST_PATH_IMAGE008
为载波信号的幅度；
Figure 17338DEST_PATH_IMAGE009
为载波信号的频率。
5.根据权利要求4所述的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法，其特征在于，所述对调制后的围压信号进行滤波去噪，得到实用级围压信号，以及所述对调制后的轴压信号进行滤波去噪，得到实用级轴压信号，包括：
Figure 180466DEST_PATH_IMAGE010
其中，
Figure 51601DEST_PATH_IMAGE011
为增益系数；G为滤波增益；
Figure 831338DEST_PATH_IMAGE012
为滤波去噪后得到的实用级围压信号或实用 级轴压信号；
Figure 695389DEST_PATH_IMAGE013
为调制后的围压信号或调制后的轴压信号。
6.根据权利要求5所述的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法，其特征在于，所述采用第一模拟信号对围压伺服执行机构进行围向纠偏控制，以及所述采用第二模拟信号对轴压伺服执行机构进行轴向纠偏控制，包括：
Figure 978603DEST_PATH_IMAGE014
e(t)=y(t)-I(t)
其中，
Figure 535486DEST_PATH_IMAGE015
为第一纠偏系数；
Figure 536940DEST_PATH_IMAGE016
为第二纠偏系数；
Figure 453949DEST_PATH_IMAGE017
为第三纠偏系数；e(t)为伺服机构 的偏差信号；y(t)为实际输出的伺服机构信号；I(t)为期望输出的伺服机构信号。
7.一种中等应变率岩石动三轴试验伺服控制系统，用于实现如权利要求1至6所述的中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法，其特征在于，包括：第一信号调制模块，用于对围压信号进行调制；第一滤波去噪模块，用于对调制后的围压信号进行滤波去噪；第一模数转换模块，用于将实用级围压信号转换为第一数字信号；第一纠偏模块，用于对第一数字信号进行纠偏得到第一纠偏信号；第一数模转换模块，用于将第一纠偏信号转换为第一模拟信号；围压伺服执行机构，用于根据第一模拟信号加载围向载荷；围向载荷传感器，用于采集围向载荷；第二信号调制模块，用于对轴压信号进行调制；第二滤波去噪模块，用于对调制后的轴压信号进行滤波去噪；第二模数转换模块，用于将实用级轴压信号转换为第二数字信号；第二纠偏模块，用于对第二数字信号进行纠偏得到第二纠偏信号；第二数模转换模块，用于将第二纠偏信号转换为第二模拟信号；轴压伺服执行机构，用于根据第二模拟信号加载轴向载荷；轴向载荷传感器，用于采集轴向载荷；轴向位移传感器，用于采集轴向位移；中央处理器，用于对第一数字信号进行纠偏得到第一纠偏信号，以及对第二数字信号进行纠偏得到第二纠偏信号。
8.一种中等应变率岩石动三轴试验伺服控制装置，其特征在于，包括：第一主模块，用于获取围压信号并对围压信号进行调制，对调制后的围压信号进行滤波去噪，得到实用级围压信号；第二主模块，用于将实用级围压信号转换为第一数字信号，对第一数字信号进行纠偏得到第一纠偏信号，将第一纠偏信号转换为第一模拟信号，采用第一模拟信号对围压伺服执行机构进行围向纠偏控制；第三主模块，用于获取轴压信号并对轴压信号进行调制，对调制后的轴压信号进行滤波去噪，得到实用级轴压信号；第四主模块，用于将实用级轴压信号转换为第二数字信号，对第二数字信号进行纠偏得到第二纠偏信号，将第二纠偏信号转换为第二模拟信号，采用第二模拟信号对轴压伺服执行机构进行轴向纠偏控制。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器、至少一个存储器和通信接口；其中，
所述处理器、存储器和通信接口相互间进行通信；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以执行权利要求1至6任一项权利要求所述的方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行权利要求1至6中任一项权利要求所述的方法。
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