CN114354409B - 被控对象周期运动控制方法及装置、疲劳试验设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种被控对象周期运动控制方法及装置，在被控对象的本次周期运动过程中，根据针对第一被控物理量的控制波形，控制被控对象进行运动，分别获取被控对象的至少两个被控物理量在本次周期运动过程中的检测值；对于每一被控物理量根据本被控物理量的检测值以及理想波形，获得用于反映本被控物理量的实际波形与理想波形之间误差的误差项，并基于误差项根据预设算法获得参数补偿项；根据各个被控物理量的参数补偿项对第一被控物理量的控制波形的相应参数进行调整，以在下一次周期运动过程中根据调整后的控制波形，控制被控对象进行运动。本发明能够使被控对象在周期运动过程中多个被控物理量的误差减小。本发明还公开一种疲劳试验设备。

Description

被控对象周期运动控制方法及装置、疲劳试验设备

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种被控对象周期运动控制方法及装置。本发明还涉及一种疲劳试验设备。

背景技术

疲劳试验机是一种用于测定金属及其合金材料在室温状态下的拉伸、压缩或拉、压交变负荷的疲劳性能试验的机器，而材料试样或机械构件在疲劳试验机上进行循环周期波形运动的疲劳试验时，由于系统的频率响应特性的因素，会导致反馈信号的幅值、均值和相位，与给定值之间存在误差，进而导致疲劳试验的数据和结果不准确。并且，在一些特定疲劳试验中，要求被控对象在针对A被控物理量的控制模式下，要求被控对象的A被控物理量的反馈信号能够达到对应给定值，同时要求被控对象的B被控物理量的反馈信号也能够达到对应给定值。

因此，如何实现被控对象在周期运动过程中多个被控物理量的误差减小，确保疲劳试验的数据和结果的准确性，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种被控对象周期运动控制方法及装置，实现了对被控对象的控制波形的动态调整，能够使被控对象在周期运动过程中多个被控物理量的误差减小。本发明还提供一种疲劳试验设备。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种被控对象周期运动控制方法，包括：

在被控对象的本次周期运动过程中，根据所述被控对象的针对第一被控物理量的控制波形，控制所述被控对象进行运动，并分别获取所述被控对象的至少两个被控物理量在本次周期运动过程中的检测值，至少两个所述被控物理量包括所述第一被控物理量；

对于每一所述被控物理量，根据本被控物理量的所述检测值以及本被控物理量的理想波形，获得用于反映所述被控对象的本被控物理量的实际波形与本被控物理量的理想波形之间的误差的误差项，并基于所述误差项，根据本被控物理量对应的预设算法获得参数补偿项；

根据各个所述被控物理量对应获得的所述参数补偿项对所述第一被控物理量的所述控制波形的相应参数进行调整，以在下一次周期运动过程中根据调整后的所述控制波形，控制所述被控对象进行运动。

优选的，对于每一所述被控物理量，本被控物理量对应的所述预设算法包括：

按照所述误差项的绝对值与选取的调整系数呈正相关的原则，选取出所述调整系数；

根据本被控物理量的所述误差项以及选取出的所述调整系数，确定出本被控物理量的所述误差项对应的所述参数补偿项。

优选的，按照所述误差项的绝对值与选取的调整系数呈正相关的原则，选取出所述调整系数，包括：

确定出所述误差项的绝对值所属的区段，以与所述误差项的绝对值所属的区段对应的所述调整系数作为选取出的所述调整系数，将所述误差项的绝对值划分成多个区段，任一区段包含的所述误差项的绝对值越大，该区段对应的所述调整系数越大。

优选的，至少两个所述被控物理量还包括第二被控物理量；

根据所述第一被控物理量的所述检测值以及所述第一被控物理量的理想波形，获得用于反映所述被控对象的所述第一被控物理量的实际波形与所述第一被控物理量的理想波形之间的第一误差的第一误差项，根据所述第二被控物理量的所述检测值以及所述第二被控物理量的理想波形，获得用于反映所述被控对象的所述第二被控物理量的实际波形与所述第二被控物理量的理想波形之间的第二误差的第二误差项，所述第一误差和所述第二误差是波形的不同误差。

优选的，对于每一所述被控物理量，根据本被控物理量的所述检测值以及本被控物理量的理想波形，获得用于反映所述被控对象的本被控物理量的实际波形与本被控物理量的理想波形之间的幅值误差、均值误差以及相位误差的幅值误差项、均值误差项以及相位误差项中的任意一项或者任意多项。

优选的，所述幅值误差项GapAmp＝(Amp2-Amp0)/Amp0，Amp2表示实际波形的幅值，Amp0表示理想波形的幅值；GapAvr＝(Avr2-Avr0)/Amp0，Avr2表示实际波形的均值，Avr0表示理想波形的均值；GapPha＝Pha2-Pha0，Pha2表示实际波形的相位，Pha0表示理想波形的相位。

优选的，所述理想波形的类型为正弦波、方波、三角波、锯齿波、梯形波以及半正弦波中的任意一种。

一种被控对象周期运动控制装置，包括：

控制模块，用于在被控对象的本次周期运动过程中，根据所述被控对象的针对第一被控物理量的控制波形，控制所述被控对象进行运动；

检测模块，用于在所述被控对象的本次周期运动过程中，分别获取所述被控对象的至少两个被控物理量在本次周期运动过程中的检测值，至少两个所述被控物理量包括所述第一被控物理量；

获取模块，用于对于每一所述被控物理量，根据本被控物理量的所述检测值以及本被控物理量的理想波形，获得用于反映所述被控对象的本被控物理量的实际波形与本被控物理量的理想波形之间的误差的误差项，并基于所述误差项，根据本被控物理量对应的预设算法获得参数补偿项；

补偿模块，用于根据各个所述被控物理量对应获得的所述参数补偿项对所述第一被控物理量的所述控制波形的相应参数进行调整，以在下一次周期运动过程中根据调整后的所述控制波形，控制所述被控对象进行运动。

优选的，至少两个所述被控物理量还包括第二被控物理量；

根据所述第一被控物理量的所述检测值以及所述第一被控物理量的理想波形，获得用于反映所述被控对象的所述第一被控物理量的实际波形与所述第一被控物理量的理想波形之间的第一误差的第一误差项，根据所述第二被控物理量的所述检测值以及所述第二被控物理量的理想波形，获得用于反映所述被控对象的所述第二被控物理量的实际波形与所述第二被控物理量的理想波形之间的第二误差的第二误差项，所述第一误差和所述第二误差是波形的不同误差。

一种疲劳试验设备，包括如上所述的被控对象周期运动控制装置。

由上述技术方案可知，本发明所提供的一种被控对象周期运动控制方法及装置，在被控对象的本次周期运动过程中，根据被控对象的针对第一被控物理量的控制波形，控制被控对象进行运动，并分别获取被控对象的至少两个被控物理量在本次周期运动过程中的检测值，至少两个被控物理量包括第一被控物理量；对于每一被控物理量，根据本被控物理量的检测值以及本被控物理量的理想波形，获得用于反映被控对象的本被控物理量的实际波形与本被控物理量的理想波形之间的误差的误差项，并基于误差项，根据本被控物理量对应的预设算法获得参数补偿项；进一步，根据各个被控物理量对应获得的参数补偿项对第一被控物理量的控制波形的相应参数进行调整，以在下一次周期运动过程中根据调整后的控制波形，控制被控对象进行运动。本发明的被控对象周期运动控制方法及装置，实现了对被控对象的控制波形的动态调整，能够使被控对象在周期运动过程中多个被控物理量的误差减小。

本发明还提供一种疲劳试验设备，能够达到上述有益效果。

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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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一种被控对象周期运动控制方法的流程图；

图2为本发明又一实施例提供的一种被控对象周期运动控制方法的流程图；

图3为本发明一具体实施方式提供的被控对象周期运动控制方法的控制结构图；

图4为本发明实施例提供的一种被控对象周期运动控制装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，所描述的实施例仅仅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，都应当属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本实施例提供的一种被控对象周期运动控制方法的流程图，如图所示，所述被控对象周期运动控制方法包括以下步骤：

S11：在被控对象的本次周期运动过程中，根据所述被控对象的针对第一被控物理量的控制波形，控制所述被控对象进行运动，并分别获取所述被控对象的至少两个被控物理量在本次周期运动过程中的检测值，至少两个所述被控物理量包括所述第一被控物理量。

被控对象任一被控物理量的控制波形用于根据控制波形控制被控对象运动，以使得在被控对象的一次周期运动过程中，本被控物理量的变化情况与理想波形一致。

在被控对象进行一次周期运动过程中，获取被控对象的至少两个被控物理量在本次周期运动过程中的检测值，其中包括获取被控对象的第一被控物理量在本次周期运动过程中的检测值。

S12：对于每一所述被控物理量，根据本被控物理量的所述检测值以及本被控物理量的理想波形，获得用于反映所述被控对象的本被控物理量的实际波形与本被控物理量的理想波形之间的误差的误差项，并基于所述误差项，根据本被控物理量对应的预设算法获得参数补偿项。

在被控对象的一次周期运动过程中被控物理量的检测值，能够反映被控对象在本次周期运动过程中，被控对象的被控物理量的实际变化情况。

对于被控对象的每一被控物理量，根据本被控物理量的检测值以及本被控物理量对应的理想波形，获得被控对象的本被控物理量的误差项，误差项反映被控对象的本被控物理量的实际波形与本被控物理量的理想波形之间的误差。被控对象的被控物理量的实际波形表征被控对象的被控物理量的实际变化情况。

对于被控对象的每一被控物理量，被控物理量对应的预设算法用于根据被控物理量的误差项，得出用于对被控对象的被控物理量的控制波形的参数进行调整的参数补偿项。

S13：根据各个所述被控物理量对应获得的所述参数补偿项对所述第一被控物理量的所述控制波形的相应参数进行调整，以在下一次周期运动过程中根据调整后的所述控制波形，控制所述被控对象进行运动。

根据各个被控物理量获得的参数补偿项，对第一被控物理量的控制波形的相应参数进行调整。从而，将调整后的控制波形作为在下一次周期运动过程中使用的控制波形。那么，被控对象在下一次周期运动过程中，根据调整后的控制波形，控制被控对象进行运动。

本实施例的被控对象周期运动控制方法实现了对被控对象的控制波形的动态调整，能够使被控对象在周期运动过程中多个被控物理量的误差减小，以确保疲劳试验的数据和结果的准确性。

下面结合具体实施方式对本被控对象周期运动控制方法进行详细说明。请参考图2，图2为又一实施例提供的一种被控对象周期运动控制方法的流程图，如图所示，所述方法包括以下步骤：

S20：获取被控对象的至少两个被控物理量的波形参数，并对于每一被控物理量，根据本被控物理量的波形参数对本被控物理量对应的理想波形进行初始化，以及根据第一被控物理量的波形参数对第一被控物理量的控制波形进行初始化。

本实施例中，对被控对象的被控物理量不做限定，比如被控对象的被控物理量可以是被控对象的位移或者被控对象的负荷。在实际应用中，可以根据被控对象的试验需求确定。

至少两个被控物理量除了包括第一被控物理量之外，还包括至少一个其它的被控物理量，本实施例中对需要获取检测值的其它被控物理量不做限定，对需要获取检测值的其它被控物理量的数量不做限定，在实际应用中可以根据被控对象的试验需求确定。比如在一种具体实施方式中，控制被控对象进行往复拉伸的运动，第一被控物理量是被控对象的位移。

本实施例中，理想波形或者控制波形为循环周期波形，其中对波形的类型不做限定，理想波形或者控制波形的类型可以为正弦波、方波、三角波、锯齿波、梯形波以及半正弦波中的任意一种。当然，在其它实施方式中，还可以是其它类型的循环波形。

波形参数或者称为循环周期波形的参数，其具体包括的内容可以根据实际需要进行设定和调整，但通常而言，波形参数可以具体包括：Type：即循环波形的类型，例如常见的正弦波，方波等；Freq：循环波形的频率；Cycle：循环波形的次数，用于决定被控对象循环周期运动的次数；Amp：循环波形的幅值；Avr：循环波形的均值；Phase：循环波形的相位。

示例性的在一种具体实施方式中，理想波形为正弦波，疲劳试验机器按照理想波形，控制被控对象进行往复拉伸的运动，通过第一波形函数发生器func0产生理想波形，则第一波形函数发生器func0输出的函数值，或者说是y轴的值，即为被控对象的被控物理量在理论上要求达到的数值，例如该正弦波的峰值为5，表示要求被控对象的被控位置被拉伸至标准位置的右侧5cm，正弦波的谷值为-5，表示要求被控对象的被控位置处于标准位置的左侧5cm。在一个正弦波的过程中，疲劳试验机便控制被控对象的被控位置按照该正弦波的要求进行往复运动。

第一波形函数发生器func0的输出波形即理想波形，通常可以表示为在基本函数波形的基础上，通过平移和伸缩而得到的波形。仍以正弦波为例，通过对标准的正弦波的平移和伸缩，可以得到所需要的正弦波。因此，在一种具体实施方式中，输出的理想波形可以表示为func0＝Amp0*Buf[BufPtf+Pha0]+Avr0。其中Amp0即为获取到的波形参数中理想波形func0的幅值，通常可以由工作人员根据实际需要预先设定，相应的，Avr0为理想波形func0的均值，Pha0为理想波形func0的相位，也可以根据实际需要预先设定。

Buf表示循环波形数组，计算机中常用带正负的整形表示，根据Type来决定数组中的具体数值，即Buf[BufPtf+Pha0]的取值取决于BufPtf+Pha0的值以及基本函数波形的类型。BufPtr表示循环波形数组的当前指针，初始值为0，当大于BufLen时复位为0。BufLen表示循环波形的数组长度。

仍然以正弦波为例，例如该正弦波数组长度为15000，即BufLen设置为15000，则BufPtf＝0时，第一波形函数发生器func0的输出值等于0，当BufPtf＝3750时，第一波形函数发生器func0的输出值达到峰值，BufPtf＝11250时，第一波形函数发生器func0的输出值达到谷值。其中，Buf即表示一个基本的正弦波，通过设定Amp0，Pha0以及Avr0的取值，可以得到所需要的正弦波，即所需要的理想波形func0。

相应的，由第二波形函数发生器func1输出控制波形，输出可以表示为func1＝Amp1*Buf[BufPtf+Pha1]+Avr1。Amp1、Avr1以及Pha1依次为控制波形func1的幅值、均值以及相位。并且可以理解的是，在进行初始化时，Amp1＝Amp0；Avr1＝Avr0；Pha1＝Pha0。

S21：在被控对象的本次周期运动过程中，根据所述被控对象的第一被控物理量的控制波形，控制所述被控对象进行运动，并分别获取所述被控对象的各个被控物理量在本次周期运动过程中的检测值。

将各个被控物理量对应的理想波形以及第一被控物理量对应的控制波形初始化之后，可以根据第一被控物理量的控制波形，控制被控对象进行运动，以使被控对象进行一次周期运动。

优选的，在被控对象的本次周期运动过程中，对于被控对象的任一被控物理量，可以检测获得被控物理量在本次周期运动过程中的各个预设位置的检测值。

示例性的，基于前面所述的一种具体实施方式中，

func0＝Amp0*Buf[BufPtf+Pha0]+Avr0。

func1＝Amp1*Buf[BufPtf+Pha1]+Avr1。

并且，例如BufLen＝15000，即正弦波一个周期的数组长度设置为15000。则在实际应用中，通常可以根据计算机的每秒中断次数来决定BufPtf每次增加的步长。即在该种实施方式中，BufPtf递增的步长BufStep可以表示为BufStep＝15000/(T×计算机每秒中断次数)。其中T表示被控对象的运动周期，例如T为13秒，表示经过13秒疲劳试验机控制被控对象进行了一次往复拉伸的运动。而计算机每秒中断次数取决于计算机的性能，通常由定时器产生周期性中断，每中断一次就运行一次闭环控制算法，那么由此可知，每秒中断次数越高，越利于提高控制精度。并且，该种实施方式中，由于是在每次触发计算机的中断时，得到当前指针下的第二波形函数发生器func1的输出值，进而基于该输出值运行一次闭环控制算法，运行完毕之后，指针增加一个步长BufStep，然后在下一次触发计算机的中断时，基于增加了一个步长BufStep的指针下对应的控制波形func1的输出值运行一次闭环控制算法，如此循环，直至指针从0增加到BufLen，可以看出，该种实施方式中，预设位置的数量便＝BufLen/BufStep。例如该例子中T为13秒，表示经过13秒疲劳试验机控制被控对象进行了一次往复拉伸的运动，则指针从0递增至BufLen，时间便是过去了13秒，被控对象进行了一次往复拉伸的运动，通过各个预设位置的检测值，便可以得到用于反映被控对象的被控物理量实际变化情况的波形，即实际波形func2，当然，本实施方式中得到的func2并不是一个连续的曲线，而是由BufLen/BufStep个点构成。

需要说明的是，在以上实施方式中是以正弦波为例，通过不断递增指针的方式确定出各个预设位置的检测值，常用于离散化的检测中。而在其它的一些实施方式中，可以利用其它方式实现检测，只要能够得到被控对象的被控物理量在本次周期运动过程中的各个预设位置的检测值即可，即只要能够得到能反映被控对象的被控物理量的实际变化情况的波形func2即可，并不影响本发明的实施。例如，被控对象进行一次周期运动的过程中，采用实时检测、或者周期性检测后再拟合等方式得出被控对象的被控物理量在整个周期运动的过程中的连续运动曲线，即得到了实际波形func2，再通过选取该曲线上的预设位置的点，得出各个预设位置的检测值。

对于被控对象的各个被控物理量，分别可以根据上述实施方式，获取各个被控物理量在本次周期运动过程中的各个预设位置的检测值。

S22：对于每一所述被控物理量，根据本被控物理量的所述检测值以及本被控物理量的理想波形，获得用于反映所述被控对象的本被控物理量的实际波形与本被控物理量的理想波形之间的误差的误差项，并基于所述误差项，根据本被控物理量对应的预设算法获得参数补偿项。

获得被控对象的各个被控物理量在本次周期运动过程中的各个预设位置的检测值之后，便可以对于每一被控物理量，基于本被控物理量的各个检测值以及本被控物理量的理想波形func0在一个周期中的输出值，获得用于反映本被控物理量的实际波形func2与理想波形func0之间的误差的误差项。

本实施例中，对误差项的具体内容不做限定，对误差项的数量不做限定，在实际应用中可以根据对被控对象的被控物理量的控制需求进行设定。

可选的，对于每一被控物理量，根据本被控物理量的检测值以及本被控物理量的理想波形，可以获得用于反映被控对象的本被控物理量的实际波形与本被控物理量的理想波形之间的幅值误差、均值误差以及相位误差的幅值误差项、均值误差项以及相位误差项中的任意一项或者任意多项。在其它实施方式中，误差项可以是其它内容。此外，幅值误差项GapAmp可以用峰值误差项以及谷值误差这两项代替，从而进一步提高控制精度。

幅值误差项GapAmp，均值误差项GapAvr以及相位误差项GapPha的具体计算方式也可以根据需要进行设定和调整，示例性的在一种具体实施方式中，幅值误差项GapAmp＝(Amp2-Amp0)/Amp0，Amp2表示实际波形的幅值，Amp0表示理想波形的幅值；GapAvr＝(Avr2-Avr0)/Amp0，Avr2表示实际波形的均值，Avr0表示理想波形的均值；GapPha＝Pha2-Pha0，Pha2表示实际波形的相位，Pha0表示理想波形的相位。

此外，在其它实施方式中，GapAmp，GapAvr以及GapPha可以有其它的表示形式，例如GapAmp＝(Amp2-Amp0)/试验机量程。例如进行拉伸试验时，有±5cm，±20cm以及±30cm的3个档位，某次按照正弦波进行±5cm的拉伸试验时，可以理解的是Amp0即为5cm，而试验机量程则为30cm。

还需要说明的是，由于步骤S22中需要获得用于反映被控对象的实际波形与理想波形之间的误差的误差项，因此，在被控对象周期运动过程中获取被控对象的被控物理量在本次周期运动过程中的各个预设位置的检测值时，预设位置的数量也应当足够，示例性的结合前述例子中，设置了预设位置的数量为BufLen/BufStep，例如计算机每秒中断5000次，T＝10秒，BufLen＝15000，则预设位置的数量为50000。

实际波形的幅值Amp2通常可以由峰值和谷值得到，即Amp2＝|Peak-Valley|/2，相应的，Avr2＝|Peak+Valley|/2。其中，Peak表示实际波形func2在一个循环周期内的峰值，Valley表示实际波形func2在一个循环周期内的谷值。Pha2可以＝(KeyPtr2–KeyPtr0)*360/BufLen。其中，KeyPtr0表示在一个循环周期内，Func0达到指定值时BufPtr的值，即此时理想波形Func0的横坐标的值。常用的指定值有正弦波、三角波、锯齿波的峰值点、谷值点、穿越均值点；方波、梯形波的穿越均值点；半正弦波的峰值点。KeyPtr2表示在一个循环周期内，实际波形Func2达到该指定值时BufPtr的值，即此时实际波形Func2的横坐标的值。

可选的，至少两个被控物理量还包括第二被控物理量，可以根据第一被控物理量的检测值以及第一被控物理量的理想波形，获得用于反映被控对象的第一被控物理量的实际波形与第一被控物理量的理想波形之间的第一误差的第一误差项，根据第二被控物理量的检测值以及第二被控物理量的理想波形，获得用于反映被控对象的第二被控物理量的实际波形与第二被控物理量的理想波形之间的第二误差的第二误差项，第一误差和第二误差是波形的不同误差。

可选的，至少两个被控物理量还包括第二被控物理量和第三被控物理量；根据第二被控物理量的检测值以及第二被控物理量的理想波形，获得用于反映被控对象的第二被控物理量的实际波形与第二被控物理量的理想波形之间的第二误差的第二误差项，根据第三被控物理量的检测值以及第三被控物理量的理想波形，获得用于反映被控对象的第三被控物理量的实际波形与第三被控物理量的理想波形之间的第三误差的第三误差项，第二误差和第三误差是波形的不同误差。

即对于不同的被控物理量，获得的误差项不同。本实施例中，对第一误差项、第二误差项、第三误差项的具体内容不做限定，在实际应用中可以根据对被控对象的被控物理量的控制需求、其它被控物理量与第一被控物理量之间的联动关系进行设定。

在一种具体实施方式中，考虑到综合考虑幅值误差，均值误差以及相位误差，有利于提高后续的补偿精度，因此该种实施方式中，各个被控物理量获得的误差项包括用于反映被控物理量的实际波形与被控物理量的理想波形之间的幅值误差、均值误差以及相位误差的幅值误差项，均值误差项以及相位误差项。第一误差项、第二误差项或者第三误差项可以是幅值误差项GapAmp、均值误差项GapAvr以及相位误差项GapPha中的任意一项或者两项。比如，根据第一被控物理量的检测值获得均值误差项，根据第二被控物理量的检测值获得幅值误差项和相位误差项，比如第一被控物理量为被控对象的位移，第二被控物理量为被控对象的负荷。

优选的，对于被控对象的任一被控物理量，本被控物理量对应的预设算法可包括：按照所述误差项的绝对值与选取的调整系数呈正相关的原则，选取出所述调整系数；根据本被控物理量的所述误差项以及选取出的所述调整系数，确定出本被控物理量的所述误差项对应的所述参数补偿项。即，误差项的绝对值越大，对应该误差项选取的调整系数越大，反之，被控物理量的误差项的绝对值越小，对应该误差项选取的调整系数越小。进而根据误差项以及对应选取出的调整系数，确定出对应波形参数的参数补偿项，这样能够在误差较大时，加快补偿速度，而在误差较小时，降低补偿速度。

可选的，其中按照误差项的绝对值与选取的调整系数呈正相关的原则选取出调整系数，可包括：确定出所述误差项的绝对值所属的区段，以与所述误差项的绝对值所属的区段对应的所述调整系数作为选取出的所述调整系数，将所述误差项的绝对值划分成多个区段，任一区段包含的所述误差项的绝对值越大，该区段对应的所述调整系数越大。

示例性的，对于前面具体实施方式中获得的幅值误差项GapAmp，当-a＜GapAmp≤a时，选取出的对应于GapAmp的调整系数为k1，当-b＜GapAmp≤-a或者a＜GapAmp≤b时，选取出的对应于GapAmp的调整系数为k2，当GapAmp≤-b或者b＜GapAmp时，选取出的对应于GapAmp的调整系数为k3；a，b，k1，k2以及k3均大于0，且a＜b，k1＜k2＜k3；

其中，对于幅值误差项GapAmp，当选取出的对应于GapAmp的调整系数为k1时，确定出的对应的参数补偿项为幅值补偿项△Amp，且△Amp＝k1*Amp0；当选取出的对应于GapAmp的调整系数为k2时，确定出的△Amp＝k2*Amp0；当选取出的对应于GapAmp的调整系数为k3时，确定出△Amp＝k3*Amp0。

例如a＝0.1，b＝0.2，k1＝0.01，k2＝0.02，k3＝0.03则可以具体表示为：如果GapAmp≤-0.2或GapAmp>0.2，则△Amp＝0.03*Amp0；如果-0.2<GapAmp≤-0.1或0.1<GapAmp≤0.2，则△Amp＝0.02*Amp0；如果-0.1<GapAmp<＝0.1，则△Amp＝0.01*Amp0。

并且需要强调的是，该种实施方式中，根据GapAmp的取值的不同，设置了3个不同的调整系数，即k1，k2以及k3，在其它实施方式中，可以有其它数量的调整系数，并不影响本发明的实施。此外，本实施例中，是分段式地进行调整系数的选取，其它实施方式中，可以设置为连续调整，比如k(GapAmp)表示一个连续函数，随着GapAmp的增大，k(GapAmp)的函数值不断增大，△Amp＝k(GapAmp)*Amp0。

上述实施方式中采用分段式地进行调整系数的选取，是考虑到这样的方案实施时较为简单方便。并且，根据GapAmp的取值的不同，设置了3个不同的调整系数，通常也能够满足本申请根据误差大小的不同而调整补偿速度的目的，即本实施方式中具有3个补偿速度档位。

同理，对于前面具体实施方式中获得的均值误差项GapAvr，例如可以具体表示为：如果GapAvr≤-0.2或GapAvr>0.2，则△Avr＝0.03*Amp0；如果-0.2<GapAvr≤-0.1或0.1<GapAvr≤0.2，则△Avr＝0.02*Amp0；如果-0.1<GapAvr<＝0.1，则△Avr＝0.01*Amp0。当然，在其它实施方式中，可以设置其它数量的对应于GapAvr的取值的调整系数，可参照上文中对于GapAmp的描述，此处不再赘述。

同理，对于前面具体实施方式中获得的相位误差项GapPha，可以具体表示为：如果GapPha≤-20°或GapAvr>20°，则△Pha＝3°*PhaStep；如果-20°<GapPha≤-10°或10°<GapPha≤20°，则△Pha＝2°*PhaStep；如果-10°<GapPha＝10°，则△Pha＝1°*PhaStep。此处的PhaStep表示的是相位调整1°时，在Buf中所需要调整的步长，PhaStep＝BufLen/360。

S23：根据各个所述被控物理量对应获得的所述参数补偿项对所述第一被控物理量的所述控制波形的相应参数进行调整，以在下一次周期运动过程中根据调整后的所述控制波形，控制所述被控对象进行运动。

可选的，根据参数补偿项对第一被控物理量的控制波形的相应参数进行调整，可以是根据参数补偿项对第一被控物理量的控制波形的相应参数进行负反馈调整。

示例性的，对于前面具体实施方式中获得的幅值补偿项△Amp，均值补偿项△Avr以及相位补偿项△Pha，则Amp1-＝△Amp，即，将控制波形中的原Amp1减去△Amp之后的值作为新的控制波形。相应的Avr1-＝△Avr；Pha1-＝△Pha。

然后再次进入步骤S21，进入被控对象的下一次周期运动过程，根据被控对象的第一被控物理量调整后的控制波形，控制被控对象进行下一次周期运动。本实施例中采用闭环反馈控制，可以为PID算法，在其它实施方式中可以根据实际需要选用其它闭环反馈控制方法。

示例性的可参考图3，图3为一具体实施方式提供的被控对象周期运动控制方法的控制结构图，其中针对被控对象的第一被控物理量A和第二被控物理量B，根据第一被控物理量A的检测值获得第一被控物理量A的均值Avr2_A，进而结合理想波形的均值Avr0_A，获得对波形均值的补偿项△avr_A。根据第二被控物理量B的检测值获得第二被控物理量B的幅值Amp2_B和相位Pha2_B，进而结合理想波形的幅值Amp0_B和相位Pha0_B，获得对波形幅值的补偿项△amp_B和相位的补偿项△pha_B。对第一被控物理量A的控制波形的幅值、均值、相位进行闭环反馈控制，其中采用PID算法进行闭环反馈控制。

可选的，可以根据被控对象进行的周期运动的次数是否达到了预设次数，决定是否控制循环过程结束。可以判断被控对象进行的周期运动的次数是否达到了预设次数，若否，则进入步骤S21，若是，则控制过程结束。

本实施例的被控对象周期运动控制方法实现了对被控对象的控制波形的动态调整，能够使被控对象在周期运动过程中多个被控物理量的误差减小，以确保疲劳试验的数据和结果的准确性。

另外，对循环周期波形的补偿速度是变速的，误差越大则补偿步长越大，使得补偿速度越块。相应的，误差越小时补偿步长越小。进而使得本方法的补偿精度和补偿稳定性都较高。本实施例方法并不是直接基于误差项进行补偿，而是按照误差项的取值与选取的调整系数呈正相关的原则选取出对应于误差项的调整系数，并利用误差项以及相应的调整系数确定出对应的参数补偿项，即误差越大，用于体现补偿步长的调整系数的取值越大，使得补偿速度就越块。相应的，误差越小时补偿步长越小。可以看出，由于本方法中补偿速度随着误差的增大而增大，有利于提高补偿精度和补偿稳定性，也就有利于在控制被控对象进行周期运动时，有效地降低误差。

相应的，请参考图4，图4为本实施例提供的一种被控对象周期运动控制装置的示意图，如图所示，所述被控对象周期运动控制装置包括：

控制模块31，用于在被控对象的本次周期运动过程中，根据所述被控对象的针对第一被控物理量的控制波形，控制所述被控对象进行运动；

检测模块32，用于在所述被控对象的本次周期运动过程中，分别获取所述被控对象的至少两个被控物理量在本次周期运动过程中的检测值，至少两个所述被控物理量包括所述第一被控物理量；

获取模块33，用于对于每一所述被控物理量，根据本被控物理量的所述检测值以及本被控物理量的理想波形，获得用于反映所述被控对象的本被控物理量的实际波形与本被控物理量的理想波形之间的误差的误差项，并基于所述误差项，根据本被控物理量对应的预设算法获得参数补偿项；

补偿模块34，用于各个所述被控物理量对应获得的所述参数补偿项对所述第一被控物理量的所述控制波形的相应参数进行调整，以在下一次周期运动过程中根据调整后的所述控制波形，控制所述被控对象进行运动。

本实施例的被控对象周期运动控制装置实现了对被控对象的控制波形的动态调整，能够使被控对象在周期运动过程中多个被控物理量的误差减小，以确保疲劳试验的数据和结果的准确性。

优选的，对于被控对象的任一被控物理量，本被控物理量对应的预设算法可包括：按照所述误差项的绝对值与选取的调整系数呈正相关的原则，选取出所述调整系数；根据本被控物理量的所述误差项以及选取出的所述调整系数，确定出本被控物理量的所述误差项对应的所述参数补偿项。即，误差项的绝对值越大，对应该误差项选取的调整系数越大，反之，被控物理量的误差项的绝对值越小，对应该误差项选取的调整系数越小。进而根据误差项以及对应选取出的调整系数，确定出对应波形参数的参数补偿项，这样能够在误差较大时，加快补偿速度，而在误差较小时，降低补偿速度。

可选的，至少两个被控物理量还包括第二被控物理量，可以根据第一被控物理量的检测值以及第一被控物理量的理想波形，获得用于反映被控对象的第一被控物理量的实际波形与第一被控物理量的理想波形之间的第一误差的第一误差项，根据第二被控物理量的检测值以及第二被控物理量的理想波形，获得用于反映被控对象的第二被控物理量的实际波形与第二被控物理量的理想波形之间的第二误差的第二误差项，第一误差和第二误差是波形的不同误差。

可选的，至少两个被控物理量还包括第二被控物理量和第三被控物理量；根据第二被控物理量的检测值以及第二被控物理量的理想波形，获得用于反映被控对象的第二被控物理量的实际波形与第二被控物理量的理想波形之间的第二误差的第二误差项，根据第三被控物理量的检测值以及第三被控物理量的理想波形，获得用于反映被控对象的第三被控物理量的实际波形与第三被控物理量的理想波形之间的第三误差的第三误差项，第二误差和第三误差是波形的不同误差。

即对于不同的被控物理量，获得的误差项不同。本实施例中，对第一误差项、第二误差项、第三误差项的具体内容不做限定，在实际应用中可以根据对被控对象的被控物理量的控制需求、其它被控物理量与第一被控物理量之间的联动关系进行设定。

需要说明的是，本实施例的被控对象周期运动控制装置中，关于各个模块执行相应方法的具体实施方式，都可参考上面关于被控对象周期运动控制方法的实施例中的相应描述，在此不再赘述。

相应的，本实施例还提供一种疲劳试验设备，包括如上所述的被控对象周期运动控制装置。

本实施例的疲劳试验设备采用如上所述的被控对象周期运动控制装置，实现了对被控对象的控制波形的动态调整，能够使被控对象在周期运动过程中多个被控物理量的误差减小，以确保疲劳试验的数据和结果的准确性。

以上对本发明所提供的被控对象周期运动控制方法及装置、疲劳试验设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种被控对象周期运动控制方法，其特征在于，包括：

在被控对象的本次周期运动过程中，根据所述被控对象的针对第一被控物理量的控制波形，控制所述被控对象进行运动，并分别获取所述被控对象的至少两个被控物理量在本次周期运动过程中的检测值，至少两个所述被控物理量包括所述第一被控物理量；

对于每一所述被控物理量，根据本被控物理量的所述检测值以及本被控物理量的理想波形，获得用于反映所述被控对象的本被控物理量的实际波形与本被控物理量的理想波形之间的误差的误差项，并基于所述误差项，根据本被控物理量对应的预设算法获得参数补偿项，对于每一所述被控物理量，根据本被控物理量的所述检测值以及本被控物理量的理想波形，获得用于反映所述被控对象的本被控物理量的实际波形与本被控物理量的理想波形之间的幅值误差、均值误差以及相位误差的幅值误差项、均值误差项以及相位误差项中的任意一项或者任意多项；

根据各个所述被控物理量对应获得的所述参数补偿项对所述第一被控物理量的所述控制波形的相应参数进行调整，以在下一次周期运动过程中根据调整后的所述控制波形，控制所述被控对象进行运动；

至少两个所述被控物理量包括针对所述被控对象的所述第一被控物理量和第二被控物理量，包括：根据所述第一被控物理量的检测值获得所述第一被控物理量的均值Avr2_A，结合理想波形的均值Avr0_A，获得对波形均值的补偿项△avr_A；根据所述第二被控物理量的检测值获得所述第二被控物理量的幅值Amp2_B和相位Pha2_B，结合理想波形的幅值Amp0_B和相位Pha0_B，获得对波形幅值的补偿项△amp_B和相位的补偿项△pha_B，对所述第一被控物理量的控制波形的幅值、均值、相位进行闭环反馈控制。

2.根据权利要求1所述的被控对象周期运动控制方法，其特征在于，对于每一所述被控物理量，本被控物理量对应的所述预设算法包括：

按照所述误差项的绝对值与选取的调整系数呈正相关的原则，选取出所述调整系数；

根据本被控物理量的所述误差项以及选取出的所述调整系数，确定出本被控物理量的所述误差项对应的所述参数补偿项。

3.根据权利要求2所述的被控对象周期运动控制方法，其特征在于，按照所述误差项的绝对值与选取的调整系数呈正相关的原则，选取出所述调整系数，包括：

确定出所述误差项的绝对值所属的区段，以与所述误差项的绝对值所属的区段对应的所述调整系数作为选取出的所述调整系数，将所述误差项的绝对值划分成多个区段，任一区段包含的所述误差项的绝对值越大，该区段对应的所述调整系数越大。

4.根据权利要求1所述的被控对象周期运动控制方法，其特征在于，所述幅值误差项GapAmp=（Amp2-Amp0）/Amp0，Amp2表示实际波形的幅值，Amp0表示理想波形的幅值；所述均值误差项GapAvr=（Avr2-Avr0）/Amp0，Avr2表示实际波形的均值，Avr0表示理想波形的均值；所述相位误差项GapPha=Pha2-Pha0，Pha2表示实际波形的相位，Pha0表示理想波形的相位。

5.根据权利要求1所述的被控对象周期运动控制方法，其特征在于，所述理想波形的类型为正弦波、方波、三角波、锯齿波、梯形波以及半正弦波中的任意一种。

6.一种被控对象周期运动控制装置，其特征在于，包括：

控制模块，用于在被控对象的本次周期运动过程中，根据所述被控对象的针对第一被控物理量的控制波形，控制所述被控对象进行运动；

检测模块，用于在所述被控对象的本次周期运动过程中，分别获取所述被控对象的至少两个被控物理量在本次周期运动过程中的检测值，至少两个所述被控物理量包括所述第一被控物理量；

获取模块，用于对于每一所述被控物理量，根据本被控物理量的所述检测值以及本被控物理量的理想波形，获得用于反映所述被控对象的本被控物理量的实际波形与本被控物理量的理想波形之间的误差的误差项，并基于所述误差项，根据本被控物理量对应的预设算法获得参数补偿项，对于每一所述被控物理量，根据本被控物理量的所述检测值以及本被控物理量的理想波形，获得用于反映所述被控对象的本被控物理量的实际波形与本被控物理量的理想波形之间的幅值误差、均值误差以及相位误差的幅值误差项、均值误差项以及相位误差项中的任意一项或者任意多项；

补偿模块，用于根据各个所述被控物理量对应获得的所述参数补偿项对所述第一被控物理量的所述控制波形的相应参数进行调整，以在下一次周期运动过程中根据调整后的所述控制波形，控制所述被控对象进行运动；

至少两个所述被控物理量包括针对所述被控对象的所述第一被控物理量和第二被控物理量，包括：根据所述第一被控物理量的检测值获得所述第一被控物理量的均值Avr2_A，结合理想波形的均值Avr0_A，获得对波形均值的补偿项△avr_A；根据所述第二被控物理量的检测值获得所述第二被控物理量的幅值Amp2_B和相位Pha2_B，结合理想波形的幅值Amp0_B和相位Pha0_B，获得对波形幅值的补偿项△amp_B和相位的补偿项△pha_B，对所述第一被控物理量的控制波形的幅值、均值、相位进行闭环反馈控制。

7.一种疲劳试验设备，其特征在于，包括如权利要求6所述的被控对象周期运动控制装置。