燃?xì)舛嫦到y(tǒng)非線性頻率特性獲取系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種燃?xì)舛嫦到y(tǒng)非線性頻率特性獲取系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)舛嫦到y(tǒng)的頻率特性是姿控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。指令信號(hào)通過伺服和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)燃?xì)舛孀鼋沁\(yùn)動(dòng)，由于燃?xì)舛娴亩孑S舵面結(jié)構(gòu)固有的彈性特性，指令信號(hào)在接近結(jié)構(gòu)諧振頻率時(shí)，在傳遞過程中可能出現(xiàn)放大現(xiàn)象。同時(shí)由于伺服機(jī)構(gòu)的非線性以及結(jié)構(gòu)裝配時(shí)的間隙，在不同激勵(lì)量級(jí)下，系統(tǒng)會(huì)表現(xiàn)出較明顯的非線性特征。
[0003]現(xiàn)有獲取燃?xì)舛嫦到y(tǒng)頻率特性方法的缺點(diǎn)是:只測量作動(dòng)器位移反饋相對(duì)指令的特性，沒有包括結(jié)構(gòu)彈性特性，導(dǎo)致模型精度不高。如果結(jié)構(gòu)彈性頻率很低，容易與伺服發(fā)生耦合，降低控制設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性，產(chǎn)生不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是解決傳統(tǒng)獲取方法僅僅測量燃?xì)舛孀鲃?dòng)器輸出特性，而不能獲取整個(gè)系統(tǒng)頻率特性的的技術(shù)問題，提供了一種精確得到燃?xì)舛嫦到y(tǒng)非線性頻率特性，以提高伺服系統(tǒng)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型的準(zhǔn)確性的燃?xì)舛嫦到y(tǒng)非線性頻率特性獲取系統(tǒng)及方法。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種燃?xì)舛嫦到y(tǒng)非線性頻率特性獲取系統(tǒng)，包括伺服測試單元、控制器、作動(dòng)器、傳動(dòng)組件、燃?xì)舛娑婷?、角速率陀螺、直流穩(wěn)壓電源、動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備和數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)；伺服測試單元分別與控制器和動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備連接，控制器與作動(dòng)器連接，作動(dòng)器與傳動(dòng)組件連接，傳動(dòng)組件與燃?xì)舛娑婷孢B接，燃?xì)舛娑婷媾c角速率陀螺連接，角速率陀螺分別與直流穩(wěn)壓電源和動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備連接，動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備與數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)連接。
[0007]伺服測試單元分別向控制器和動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備發(fā)送指令信號(hào)；控制器接收伺服測試單元發(fā)送的指令信號(hào)，向作動(dòng)器發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)作動(dòng)器按照驅(qū)動(dòng)信號(hào)的要求運(yùn)動(dòng)；傳動(dòng)組件將作動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)傳遞給燃?xì)舛娑婷?，使得燃?xì)舛娑婷姘凑罩噶钚盘?hào)規(guī)定的角度做角運(yùn)動(dòng)；直流穩(wěn)壓電源為角速率陀螺供電；角速率陀螺感應(yīng)到燃?xì)舛娑婷孀鼋沁\(yùn)動(dòng)時(shí)的角速率，將感應(yīng)到的角速率模擬信號(hào)傳送給動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備；動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備接收伺服測試單元發(fā)送的指令信號(hào)和角速率陀螺發(fā)送的角速率模擬信號(hào)，將角速率模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為角速率數(shù)字信號(hào)，然后將角速率數(shù)字信號(hào)與指令信號(hào)存儲(chǔ)后發(fā)送給數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)；數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)接收動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備發(fā)送的兩種信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后獲得燃?xì)舛嫦到y(tǒng)頻率特性幅頻相頻結(jié)果。
[0008]如上所述的伺服測試單元分別與控制器和動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備通過電纜連接，控制器與作動(dòng)器通過電纜連接，作動(dòng)器與傳動(dòng)組件通過電纜連接，傳動(dòng)組件與燃?xì)舛娑婷嫱ㄟ^電纜連接，角速率陀螺固定連接在燃?xì)舛娑婷娴耐獗砻嫔希撬俾释勇莘謩e與直流穩(wěn)壓電源和動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備通過電纜連接，動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備與數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)通過電纜連接。
[0009]如上所述的角速率陀螺采用VG091B型陀螺實(shí)現(xiàn)，直流穩(wěn)壓電源采用SS3323型可跟蹤直流穩(wěn)定電源實(shí)現(xiàn)，動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備采用PX1-4472B型動(dòng)態(tài)采集卡實(shí)現(xiàn)。
[0010]采用所述的燃?xì)舛嫦到y(tǒng)非線性頻率特性獲取系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的燃?xì)舛嫦到y(tǒng)非線性頻率特性獲取方法，具體包括如下步驟:
[0011]第一步:由伺服測試單元同步向控制器和動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備發(fā)送指令信號(hào)；
[0012]第二步:控制器驅(qū)動(dòng)作動(dòng)器通過傳動(dòng)組件激勵(lì)燃?xì)舛娑婷姘凑罩噶钚盘?hào)規(guī)定的條件做角運(yùn)動(dòng)；
[0013]第三步:角速率陀螺將測得的燃?xì)舛娑婷娼撬俾誓M信號(hào)傳送到動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備，信號(hào)測試設(shè)備對(duì)角速率模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，得到角速率數(shù)字信號(hào)，動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備同步將角速率數(shù)字信號(hào)和第一步中采集的指令信號(hào)存儲(chǔ)；
[0014]第四步:將第三步中存儲(chǔ)的兩種信號(hào)傳送到數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)將指令信號(hào)處理得到輸入的角位移指令，將角速率數(shù)字信號(hào)積分得到燃?xì)舛娑婷娴慕俏灰祈憫?yīng)，根據(jù)角位移指令和角位移響應(yīng)對(duì)角位移進(jìn)行頻率特性計(jì)算，獲取頻率特性幅頻相頻結(jié)果;
[0015]第五步:改變指令信號(hào)的幅值，重復(fù)第一至四步，獲得不同量級(jí)下燃?xì)舛嫦到y(tǒng)的非線性頻率特性結(jié)果；
[0016]第六步:對(duì)第五步得到的頻率特性結(jié)果進(jìn)行分析，得到不同量級(jí)下整個(gè)燃?xì)舛嫦到y(tǒng)諧振頻率和放大倍數(shù)；
[0017]第七步:對(duì)第六步獲得的非線性頻率特性結(jié)果的諧振頻率和放大倍數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，可以為伺服系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供參考。
[0018]如上所述的第一步中，指令信號(hào)為正弦掃描指令信號(hào)。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:
[0020]本發(fā)明利用伺服指令輸入，對(duì)燃?xì)舛嫦到y(tǒng)進(jìn)行正弦激勵(lì)，同步測量燃?xì)舛娑婷骓憫?yīng)，通過舵面輸出與指令輸入獲得整個(gè)燃?xì)舛嫦到y(tǒng)的頻率特性，然后改變指令信號(hào)的幅值，多次測量系統(tǒng)頻率特性，獲取燃?xì)舛嫦到y(tǒng)的非線性頻率特性。該方法可以測得包含燃?xì)舛娑婷娼Y(jié)構(gòu)特性在內(nèi)的整個(gè)燃?xì)舛嫦到y(tǒng)的頻率特性，當(dāng)測試結(jié)果不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，針對(duì)測試結(jié)果反映的問題，對(duì)燃?xì)舛嫠欧到y(tǒng)與控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，以提高舵系統(tǒng)的性能。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的燃?xì)舛嫦到y(tǒng)非線性頻率特性獲取系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述。
[0023]如圖1所示，一種燃?xì)舛嫦到y(tǒng)非線性頻率特性獲取系統(tǒng)，包括伺服測試單元101、控制器102、作動(dòng)器103、傳動(dòng)組件104、燃?xì)舛娑婷?05、角速率陀螺106、直流穩(wěn)壓電源107、動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備108和數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)109。伺服測試單元101分別與控制器102和動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備108連接，控制器102與作動(dòng)器103連接，作動(dòng)器103與傳動(dòng)組件104連接，傳動(dòng)組件104與燃?xì)舛娑婷?05連接，燃?xì)舛娑婷?05與角速率陀螺106連接，角速率陀螺106分別與直流穩(wěn)壓電源107和動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備108連接，動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備108與數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)109連接。
[0024]伺服測試單元101分別向控制器102和動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備108發(fā)送指令信號(hào)；控制器102接收伺服測試單元101發(fā)送的指令信號(hào)，向作動(dòng)器103發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)作動(dòng)器103按照指令信號(hào)的要求運(yùn)動(dòng)；傳動(dòng)組件104將作動(dòng)器103的運(yùn)動(dòng)傳遞給燃?xì)舛娑婷?05，使得燃?xì)舛娑婷?05按照驅(qū)動(dòng)信號(hào)規(guī)定的角度做角運(yùn)動(dòng)；直流穩(wěn)壓電源107為角速率陀螺106供電；角速率陀螺106感應(yīng)到燃?xì)舛娑婷?05做角運(yùn)動(dòng)時(shí)的角速率，將感應(yīng)到的角速率模擬信號(hào)傳送給動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備108 ;動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備108接收伺服測試單元101發(fā)送的指令信號(hào)和角速率陀螺106發(fā)送的角速率模擬信號(hào)，將角速率模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為角速率數(shù)字信號(hào)，然后將角速率數(shù)字信號(hào)與指令信號(hào)存儲(chǔ)后發(fā)送給數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)109 ;數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)109接收動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備108發(fā)送的兩種信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后獲得燃?xì)舛嫦到y(tǒng)頻率特性幅頻相頻結(jié)果。
[0025]在本實(shí)施例中，伺服測試單元101分別與控制器102和動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備108通過電纜連接，控制器102與作動(dòng)器103通過電纜連接，作動(dòng)器103與傳動(dòng)組件104通過電纜連接，傳動(dòng)組件104與燃?xì)舛娑婷嫱ㄟ^電纜105連接，角速率陀螺106固定連接在燃?xì)舛娑婷?05的外表面上，角速率陀螺106分別與直流穩(wěn)壓電源107和動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備108通過電纜連接，動(dòng)態(tài)信號(hào)測試設(shè)備108與數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)109通過電纜連接。
[0026]伺服測試單元101、控制器102、作動(dòng)器103、傳動(dòng)組件104和燃?xì)舛娑婷?05為燃?xì)舛嫦到y(tǒng)的組成部分，均為現(xiàn)有設(shè)