[發(fā)明專利]一種振動(dòng)控制裝置及振動(dòng)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710018618.0
• 申請(qǐng)日: 2007-09-07
• 公開（公告）號(hào): CN101126919A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆桂榮;王騰;趙文哲;秦浩丹;董龍雷;馬小平;袁國(guó)平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/04
• 分類號(hào): G05B19/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 劉國(guó)智

1.一種振動(dòng)控制裝置，包括有顯示及控制單元、計(jì)算處理單元、數(shù)據(jù)采集單元、振動(dòng)信號(hào)發(fā)生單元和與其輸出信號(hào)連接的控制對(duì)象，所述的計(jì)算處理單元以DSP處理器為核心，與一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA雙向信號(hào)連接，所述控制對(duì)象的輸出連接數(shù)據(jù)采集單元的輸入，其特征在于，所述的計(jì)算處理單元包括有分別用于建立和修正控制對(duì)象振動(dòng)信號(hào)的兩個(gè)自適應(yīng)濾波器；所述的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA通過(guò)一個(gè)微控制器MCU輸出時(shí)序控制信號(hào)連接振動(dòng)信號(hào)發(fā)生單元，同時(shí)通過(guò)該控制器MCU連接數(shù)據(jù)采集單元輸出的采樣信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述的振動(dòng)信號(hào)發(fā)生單元包括一個(gè)與數(shù)據(jù)采集單元共用的微控制器MCU、一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器DA、一個(gè)正弦信號(hào)產(chǎn)生模塊DDS、一個(gè)低通濾波器和一個(gè)程控放大器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器DA與程控放大器采用級(jí)聯(lián)方式進(jìn)行信號(hào)輸出。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集單元包括一個(gè)與振動(dòng)信號(hào)發(fā)生單元共用的微控制器MCU、一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD、一個(gè)含有程控運(yùn)放的調(diào)理電路和其前端的一個(gè)抗混疊濾波器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD與調(diào)理電路采用級(jí)聯(lián)方式進(jìn)行信號(hào)采集輸入。

4.一種權(quán)利要求1所述振動(dòng)控制裝置的振動(dòng)控制方法，其特征在于，包括下述兩個(gè)步驟：

步驟1：離線建立模型環(huán)節(jié)，首先，計(jì)算處理單元計(jì)算產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)振動(dòng)信號(hào)發(fā)生單元驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象振動(dòng)；然后通過(guò)數(shù)據(jù)采集單元將波形采集回來(lái)，送回至計(jì)算處理單元，該送回的信號(hào)與計(jì)算處理單元已有的樣本時(shí)域信號(hào)一起輸入至計(jì)算處理單元的第一自適應(yīng)濾波器，經(jīng)過(guò)5000-10000次迭代計(jì)算，以迭代誤差最小作為評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，得到近似于控制對(duì)象的真實(shí)傳遞函數(shù)P(Z)的正模型，將復(fù)制，經(jīng)過(guò)第二自適應(yīng)濾波器通過(guò)同樣的迭代計(jì)算得到控制對(duì)象的逆模型，離線建立模型環(huán)節(jié)完成；

步驟2：在線修正環(huán)節(jié)，首先，將計(jì)算處理單元已有的時(shí)域輸入信號(hào)與步驟1得到的控制對(duì)象的復(fù)制的逆模型做卷積，然后送入振動(dòng)信號(hào)發(fā)生單元驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象，通過(guò)數(shù)據(jù)采集單元采集回振動(dòng)波形；將當(dāng)前逆模型的信號(hào)與控制對(duì)象采集回來(lái)的信號(hào)輸入到第一自適應(yīng)濾波器進(jìn)行一次迭代修正；得到修正后的并將該修正的復(fù)制，然后將時(shí)域輸入信號(hào)與復(fù)制的送入第二自適應(yīng)濾波器，得到新的控制對(duì)象的逆模型，完成一次循環(huán)；重復(fù)以上過(guò)程，即不斷地在線修正控制對(duì)象的正模型和逆模型的過(guò)程，使得系統(tǒng)迭代總誤差最小，由于模型和逆模型互逆，使控制對(duì)象的輸出不斷逼近作為參考的時(shí)域輸入信號(hào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的振動(dòng)控制方法，其特征在于，所述的迭代計(jì)算的表達(dá)式為：

其中，ei為每次迭代后的誤差；di為信號(hào)的參考輸出；wi為濾波器的系數(shù)；xi為輸入信號(hào)，R為輸入信號(hào)xi組成的期望矩陣；各參數(shù)取值：ρ＞1，a＝0.9～0.99，r≥10～100g。