[發(fā)明專利]一種振動控制裝置及振動控制方法

有效

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

1.一種振動控制裝置，包括有顯示及控制單元、計算處理單元、數(shù)據(jù)采集單元、振動信號發(fā)生單元和與其輸出信號連接的控制對象，所述的計算處理單元以DSP處理器為核心，與一個現(xiàn)場可編程門陣列FPGA雙向信號連接，所述控制對象的輸出連接數(shù)據(jù)采集單元的輸入，其特征在于，所述的計算處理單元包括有分別用于建立和修正控制對象振動信號的兩個自適應(yīng)濾波器；所述的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA通過一個微控制器MCU輸出時序控制信號連接振動信號發(fā)生單元，同時通過該控制器MCU連接數(shù)據(jù)采集單元輸出的采樣信號。

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

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

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

步驟1：離線建立模型環(huán)節(jié)，首先，計算處理單元計算產(chǎn)生一個隨機(jī)振動信號，通過振動信號發(fā)生單元驅(qū)動控制對象振動；然后通過數(shù)據(jù)采集單元將波形采集回來，送回至計算處理單元，該送回的信號與計算處理單元已有的樣本時域信號一起輸入至計算處理單元的第一自適應(yīng)濾波器，經(jīng)過5000-10000次迭代計算，以迭代誤差最小作為評價準(zhǔn)則，得到近似于控制對象的真實(shí)傳遞函數(shù)P(Z)的正模型，將復(fù)制，經(jīng)過第二自適應(yīng)濾波器通過同樣的迭代計算得到控制對象的逆模型，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，將計算處理單元已有的時域輸入信號與步驟1得到的控制對象的復(fù)制的逆模型做卷積，然后送入振動信號發(fā)生單元驅(qū)動控制對象，通過數(shù)據(jù)采集單元采集回振動波形；將當(dāng)前逆模型的信號與控制對象采集回來的信號輸入到第一自適應(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，然后將時域輸入信號與復(fù)制的送入第二自適應(yīng)濾波器，得到新的控制對象的逆模型，完成一次循環(huán)；重復(fù)以上過程，即不斷地在線修正控制對象的正模型和逆模型的過程，使得系統(tǒng)迭代總誤差最小，由于模型和逆模型互逆，使控制對象的輸出不斷逼近作為參考的時域輸入信號。

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

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