CN203689034U - 多维波形模拟控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多维波形模拟控制装置，包括计算机、模拟输出卡、数据采集卡和加速度传感器，所述计算机的模拟信号输出端通过所述模拟输出卡与被控制振动台的模拟信号输入端连接，所述被控制振动台的加速度信号通过所述加速度传感器后再经所述数据采集卡与所述计算机的数据信号输入端连接。不仅控制精度高，而且具有1～6维的波形模拟能力，适于多维波形模拟控制。另外，针对不同维数的波形模拟需求，可以灵活调整通道数。本实用新型还具有系统简单、模块少、易于安装、维修方便等优点，非常适宜于地震波模拟、道路模拟等波形模拟应用领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种以液压或电动振动台、激振系统为控制对象的通用波形模拟控制装置，尤其适用于多轴向地震模拟振动台和两轴或四轴道路模拟试验台的一种多维波形模拟控制装置，属于自动控制技术领域。
背景技术
波形模拟广泛地应用在环境振动、冲击试验，地震模拟，道路运输模拟，机载环境模拟等各个领域，尤其在地震模拟，环境振动中的冲击响应谱、经典冲击，道路运输模拟等试验方面，其核心控制技术都是波形模拟控制。随着振动模拟试验技术的发展，一维振动模拟试验已经不再能够满足振动试验技术发展要求，多维振动模拟（如地震模拟是X,Y,Z三向平动，道路运输模是三个自由度，以及多维振动试验）已越来越被受人们的重视。
目前，国内在多轴振动台研制技术方面有了一定的发展，相继于1997年研制出了5m×5m的三轴六自由度地震模拟台和于2005年研制了2m×4m的三轴六自由度振动台，于2012年苏试试验公司建立了三轴电动振动台等。然而多维振动控制器都是采用国外进口控制器，如国际上SD和LMS公司的控制器，其波形模拟控制技术主要采用经典的频域迭代修正技术。但由于其算法不对外开放且功能固定，在许多应用方面让用户感到使用困难（如系统本底限制过严，预试验低频位移过大，控制精度不够满意，试验中容易出现过试验现象，误差计算分析功能单一等问题）。在国内方面至今任无多维波形模拟控制装置研发方面的成熟产品推出。
另外，经搜索专利文献资料，未见其他公开的关于多维波形模拟控制装置的相关文献，更未见相关产品在应用中使用。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种多维波形模拟控制装置。
本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
一种多维波形模拟控制装置，包括计算机、模拟输出卡、数据采集卡和加速度传感器，所述计算机的模拟信号输出端通过所述模拟输出卡与被控制振动台的模拟信号输入端连接，所述被控制振动台的加速度信号通过所述加速度传感器后再经所述数据采集卡与所述计算机的数据信号输入端连接。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型是一种多维波形模拟控制装置，与现有技术相比，本实用新型不仅控制精度高，而且具有1～6维的波形模拟能力，适于多维波形模拟控制。另外，针对不同维数的波形模拟需求，可以灵活调整通道数。该修正方法优化了试验步骤仅须2～3次（半量级1次，满量级1～2次）迭代即可获得满意的试验效果。本实用新型还具有系统简单、模块少、易于安装、维修方便等优点，非常适宜于地震波模拟、道路模拟等波形模拟应用领域。
附图说明
图1是本实用新型所述多维波形模拟控制装置的结构原理框图；
图2是本实用新型所述多维波形模拟修正方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
如图1所示：一种多维波形模拟控制装置，包括计算机、模拟输出卡、数据采集卡和加速度传感器，所述计算机的模拟信号输出端通过所述模拟输出卡与被控制振动台的模拟信号输入端连接，所述被控制振动台的加速度信号通过所述加速度传感器后再经所述数据采集卡与所述计算机的数据信号输入端连接。
如图2所示：一种多维波形模拟修正方法，包括以下步骤：
（1）目标波处理；
（2）辨识传递函数矩阵并求逆；
（3）驱动信号计算；
（4）信号发送与采集；
（5）误差计算与分析，若误差小于允差则进行下一步，若误差大于允差则返回步骤（3）；
（6）量级调整；
（7）驱动信号发送，直至完成结束试验。
在目标波处理过程中，分别采用规则波生成和原始波导入两种方式获得目标加速度波。规则波包括正弦波、方波、三角波、锯齿波等，获得规则波后需采用加窗方式进行零起始零结束处理，并且根据频率范围要求进行滤波处理；原始波导入后需根据时间长度要求进行截断，滤波处理，并加窗作零起始零结束处理。在获得目标加速度波后，进行积分处理获得目标速度波和目标位移波。系统传递函数矩阵辨识功能中，采用自定义超宽频真随机辨识方法，通过选取适中的预试验量级，可获得良好的系统传递函数矩阵。其自定义谱形的优点在于可兼顾振动台低频和高频特性，保证辨识中低频位移不会太大，同时适当拓展辨识频宽，通过试验验证可获得良好的系统辨识效果，而这也对后期波形模拟控制精度改善是至关重要的。
量级调整也是波形模拟控制装置的重要功能，在量级调整中通过引入非线性因子，可削弱试件的非线性影响，减少试验量级上升过程中的迭代次数，消除过试验现象，优化试验效果。驱动更新环节作为振动波模拟控制精度提升的重要步骤，通过驱动更新算法，并引入均方根误差、峰值误差以及修正因子，可获得波形模拟控制精度的迅速收敛。
实施例：
所述多维波形模拟控制装置，是采用多维波形模拟修正方法所设计的控制装置，主要包括计算机、模拟输出卡PCI-6713（带8路模拟输出）一张、数据采集卡PCI-6254（带16路差分输入）一张、加速度传感器8只以上、信号接口机箱。所述计算机中有多维振动波模拟控制软件，用于用户操作和数据显示。所述PCI-6254数据采集卡用于采集所述加速度传感器信号，并传输到所述计算机中参与算法修正，所述加速度传感器将被控对象的所述8个以上加速度测量信号通过自由度合成矩阵转换为六自由度合成加速度，通过多维波形模拟迭代算法将获得六自由度驱动信号，并由所述PCI-6713模拟输出卡将驱动信号发送至被控对象，所述信号接口机箱用于连接控制器内部信号和外部硬件的信号输入输出。
Claims (1)
1.一种多维波形模拟控制装置，其特征在于：包括计算机、模拟输出卡、数据采集卡和加速度传感器，所述计算机的模拟信号输出端通过所述模拟输出卡与被控制振动台的模拟信号输入端连接，所述被控制振动台的加速度信号通过所述加速度传感器后再经所述数据采集卡与所述计算机的数据信号输入端连接。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105971029A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-09-28 | 北京工业大学 | 一种可模拟饱和土体固结的多向层状剪切模型箱 |
| CN107589445A (zh) * | 2017-07-25 | 2018-01-16 | 青岛理工大学 | 一种基于设定反应谱的多段天然地震动合成方法 |
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Cited By (4)
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| CN105971029A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-09-28 | 北京工业大学 | 一种可模拟饱和土体固结的多向层状剪切模型箱 |
| CN105971029B (zh) * | 2016-06-06 | 2018-01-12 | 北京工业大学 | 一种可模拟饱和土体固结的多向层状剪切模型箱 |
| CN107589445A (zh) * | 2017-07-25 | 2018-01-16 | 青岛理工大学 | 一种基于设定反应谱的多段天然地震动合成方法 |
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