多維波形模擬控制裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種多維波形模擬控制裝置，包括計(jì)算機(jī)、模擬輸出卡、數(shù)據(jù)采集卡和加速度傳感器，所述計(jì)算機(jī)的模擬信號(hào)輸出端通過(guò)所述模擬輸出卡與被控制振動(dòng)臺(tái)的模擬信號(hào)輸入端連接，所述被控制振動(dòng)臺(tái)的加速度信號(hào)通過(guò)所述加速度傳感器后再經(jīng)所述數(shù)據(jù)采集卡與所述計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端連接。不僅控制精度高，而且具有1～6維的波形模擬能力，適于多維波形模擬控制。另外，針對(duì)不同維數(shù)的波形模擬需求，可以靈活調(diào)整通道數(shù)。本實(shí)用新型還具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、模塊少、易于安裝、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，非常適宜于地震波模擬、道路模擬等波形模擬應(yīng)用領(lǐng)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】多維波形模擬控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種以液壓或電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)、激振系統(tǒng)為控制對(duì)象的通用波形模擬控制裝置，尤其適用于多軸向地震模擬振動(dòng)臺(tái)和兩軸或四軸道路模擬試驗(yàn)臺(tái)的一種多維波形模擬控制裝置，屬于自動(dòng)控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]波形模擬廣泛地應(yīng)用在環(huán)境振動(dòng)、沖擊試驗(yàn)，地震模擬，道路運(yùn)輸模擬，機(jī)載環(huán)境模擬等各個(gè)領(lǐng)域，尤其在地震模擬，環(huán)境振動(dòng)中的沖擊響應(yīng)譜、經(jīng)典沖擊，道路運(yùn)輸模擬等試驗(yàn)方面，其核心控制技術(shù)都是波形模擬控制。隨著振動(dòng)模擬試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，一維振動(dòng)模擬試驗(yàn)已經(jīng)不再能夠滿(mǎn)足振動(dòng)試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展要求，多維振動(dòng)模擬(如地震模擬是X，Y，Z三向平動(dòng)，道路運(yùn)輸模是三個(gè)自由度，以及多維振動(dòng)試驗(yàn))已越來(lái)越被受人們的重視。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)在多軸振動(dòng)臺(tái)研制技術(shù)方面有了一定的發(fā)展，相繼于1997年研制出了5mX 5m的三軸六自由度地震模擬臺(tái)和于2005年研制了 2mX 4m的三軸六自由度振動(dòng)臺(tái)，于2012年蘇試試驗(yàn)公司建立了三軸電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)等。然而多維振動(dòng)控制器都是采用國(guó)外進(jìn)口控制器，如國(guó)際上SD和LMS公司的控制器，其波形模擬控制技術(shù)主要采用經(jīng)典的頻域迭代修正技術(shù)。但由于其算法不對(duì)外開(kāi)放且功能固定，在許多應(yīng)用方面讓用戶(hù)感到使用困難(如系統(tǒng)本底限制過(guò)嚴(yán)，預(yù)試驗(yàn)低頻位移過(guò)大，控制精度不夠滿(mǎn)意，試驗(yàn)中容易出現(xiàn)過(guò)試驗(yàn)現(xiàn)象，誤差計(jì)算分析功能單一等問(wèn)題)。在國(guó)內(nèi)方面至今任無(wú)多維波形模擬控制裝置研發(fā)方面的成熟產(chǎn)品推出。
[0004]另外，經(jīng)搜索專(zhuān)利文獻(xiàn)資料，未見(jiàn)其他公開(kāi)的關(guān)于多維波形模擬控制裝置的相關(guān)文獻(xiàn)，更未見(jiàn)相關(guān)產(chǎn)品在應(yīng)用中使用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種多維波形模擬控制裝置。
[0006]本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的:
[0007]—種多維波形模擬控制裝置，包括計(jì)算機(jī)、模擬輸出卡、數(shù)據(jù)采集卡和加速度傳感器，所述計(jì)算機(jī)的模擬信號(hào)輸出端通過(guò)所述模擬輸出卡與被控制振動(dòng)臺(tái)的模擬信號(hào)輸入端連接，所述被控制振動(dòng)臺(tái)的加速度信號(hào)通過(guò)所述加速度傳感器后再經(jīng)所述數(shù)據(jù)采集卡與所述計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端連接。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0009]本實(shí)用新型是一種多維波形模擬控制裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型不僅控制精度高，而且具有I?6維的波形模擬能力，適于多維波形模擬控制。另外，針對(duì)不同維數(shù)的波形模擬需求，可以靈活調(diào)整通道數(shù)。該修正方法優(yōu)化了試驗(yàn)步驟僅須2?3次(半量級(jí)I次，滿(mǎn)量級(jí)I?2次)迭代即可獲得滿(mǎn)意的試驗(yàn)效果。本實(shí)用新型還具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、模塊少、易于安裝、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，非常適宜于地震波模擬、道路模擬等波形模擬應(yīng)用領(lǐng)域?！緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型所述多維波形模擬控制裝置的結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0011]圖2是本實(shí)用新型所述多維波形模擬修正方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0013]如圖1所示:一種多維波形模擬控制裝置，包括計(jì)算機(jī)、模擬輸出卡、數(shù)據(jù)采集卡和加速度傳感器，所述計(jì)算機(jī)的模擬信號(hào)輸出端通過(guò)所述模擬輸出卡與被控制振動(dòng)臺(tái)的模擬信號(hào)輸入端連接，所述被控制振動(dòng)臺(tái)的加速度信號(hào)通過(guò)所述加速度傳感器后再經(jīng)所述數(shù)據(jù)采集卡與所述計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端連接。
[0014]如圖2所示:一種多維波形模擬修正方法，包括以下步驟:
[0015](I)目標(biāo)波處理；
[0016](2)辨識(shí)傳遞函數(shù)矩陣并求逆；
[0017](3)驅(qū)動(dòng)信號(hào)計(jì)算；
[0018](4)信號(hào)發(fā)送與采集；
[0019](5)誤差計(jì)算與分析，若誤差小于允差則進(jìn)行下一步，若誤差大于允差則返回步驟
(3)；
[0020](6)量級(jí)調(diào)整；
[0021 ] (7)驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送，直至完成結(jié)束試驗(yàn)。
[0022]在目標(biāo)波處理過(guò)程中，分別采用規(guī)則波生成和原始波導(dǎo)入兩種方式獲得目標(biāo)加速度波。規(guī)則波包括正弦波、方波、三角波、鋸齒波等，獲得規(guī)則波后需采用加窗方式進(jìn)行零起始零結(jié)束處理，并且根據(jù)頻率范圍要求進(jìn)行濾波處理；原始波導(dǎo)入后需根據(jù)時(shí)間長(zhǎng)度要求進(jìn)行截?cái)?，濾波處理，并加窗作零起始零結(jié)束處理。在獲得目標(biāo)加速度波后，進(jìn)行積分處理獲得目標(biāo)速度波和目標(biāo)位移波。系統(tǒng)傳遞函數(shù)矩陣辨識(shí)功能中，采用自定義超寬頻真隨機(jī)辨識(shí)方法，通過(guò)選取適中的預(yù)試驗(yàn)量級(jí)，可獲得良好的系統(tǒng)傳遞函數(shù)矩陣。其自定義譜形的優(yōu)點(diǎn)在于可兼顧振動(dòng)臺(tái)低頻和高頻特性，保證辨識(shí)中低頻位移不會(huì)太大，同時(shí)適當(dāng)拓展辨識(shí)頻寬，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證可獲得良好的系統(tǒng)辨識(shí)效果，而這也對(duì)后期波形模擬控制精度改善是至關(guān)重要的。
[0023]量級(jí)調(diào)整也是波形模擬控制裝置的重要功能，在量級(jí)調(diào)整中通過(guò)引入非線(xiàn)性因子，可削弱試件的非線(xiàn)性影響，減少試驗(yàn)量級(jí)上升過(guò)程中的迭代次數(shù)，消除過(guò)試驗(yàn)現(xiàn)象，優(yōu)化試驗(yàn)效果。驅(qū)動(dòng)更新環(huán)節(jié)作為振動(dòng)波模擬控制精度提升的重要步驟，通過(guò)驅(qū)動(dòng)更新算法，并引入均方根誤差、峰值誤差以及修正因子，可獲得波形模擬控制精度的迅速收斂。
[0024]實(shí)施例:
[0025]所述多維波形模擬控制裝置，是采用多維波形模擬修正方法所設(shè)計(jì)的控制裝置，主要包括計(jì)算機(jī)、模擬輸出卡PC1-6713 (帶8路模擬輸出)一張、數(shù)據(jù)采集卡PC1-6254 (帶16路差分輸入)一張、加速度傳感器8只以上、信號(hào)接口機(jī)箱。所述計(jì)算機(jī)中有多維振動(dòng)波模擬控制軟件，用于用戶(hù)操作和數(shù)據(jù)顯示。所述PC1-6254數(shù)據(jù)采集卡用于采集所述加速度傳感器信號(hào)，并傳輸?shù)剿鲇?jì)算機(jī)中參與算法修正，所述加速度傳感器將被控對(duì)象的所述8個(gè)以上加速度測(cè)量信號(hào)通過(guò)自由度合成矩陣轉(zhuǎn)換為六自由度合成加速度，通過(guò)多維波形模擬迭代算法將獲得六自由度驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并由所述PC1-6713模擬輸出卡將驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送至被控對(duì)象，所述信號(hào)接口機(jī)箱用于連接控制器內(nèi)部信號(hào)和外部硬件的信號(hào)輸入輸出。
【權(quán)利要求】
1.一種多維波形模擬控制裝置，其特征在于:包括計(jì)算機(jī)、模擬輸出卡、數(shù)據(jù)采集卡和加速度傳感器，所述計(jì)算機(jī)的模擬信號(hào)輸出端通過(guò)所述模擬輸出卡與被控制振動(dòng)臺(tái)的模擬信號(hào)輸入端連接，所述被控制振動(dòng)臺(tái)的加速度信號(hào)通過(guò)所述加速度傳感器后再經(jīng)所述數(shù)據(jù)采集卡與所述計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端連接。
【文檔編號(hào)】G05B19/04GK203689034SQ201320746963
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】黎啟盛, 嚴(yán)霞, 陳穎, 牛寶良, 李明海, 王鈺, 凌明祥 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院總體工程研究所