[發明專利]三向主動隔振控制系統中誤差信號的提取方法

有效

• 申請號: 201210506502.2
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN102998032A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 支李峰;魏新元;尹立國;童宗鵬;姚利鋒;姚輝;馬炳杰
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一一研究所
• 主分類號: G01L1/00
• 分類號: G01L1/00;G01P15/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高燕燕;郭德忠

技術領域

發明涉及主動隔振系統，具體涉及主動隔振控制系統中誤差信號的提取方法，屬于主動隔振技術領域。

背景技術

主動隔振是檢測出振源或受控對象主要振動特性，在被控系統中引入次級振源，并通過一定的控制方法調節次級振源（即作動器）的輸出，使其產生的振動與主振源的振動相抵消，從而達到隔振的目的。

主動隔振器是隔振系統中的主要部件，外殼和上夾板組成主動隔振器的殼體，殼體內部空間設置三個作動器，三個作動器分別對垂、橫、縱三個方向施加次級激勵源，由于夾持傳感器的上夾板與外殼連接螺栓剛度的存在，尤其是縱向和橫向的力傳感器，上夾板與外殼橫、縱向相對位移很小，導致測得的階次激勵信號幅值相對于其他干擾激勵幅值不突出，單個傳感器測得的信號不清晰。

目前針對主動隔振的控制算法大都采用基于LMS的自適應濾波算法，如圖1所示。其中P(z)為初級通道，是從激勵到誤差傳感器之間的傳遞函數；S(z)為次級通道，是從控制器輸出到拾取誤差信號的傳感器之間的傳遞函數；d(n)為傳遞到作動器上的振動信號；y(n)為控制器輸出的信號；e(n)為誤差信號；W(z)為控制器。

基于LMS的自適應濾波算法，即w(k+1)＝w（k）-μe(k)x(k)；w為濾波器系數，μ為收斂系數，x(k)為參考輸入信號；其中，誤差信號e(k)是調節控制系統最終收斂的一個關鍵參數，其提取的好壞直接影響最后的控制效果，而且對于船體或飛機這種由發動機等動力機械激勵產生振動的復雜殼體結構，單個傳感器所拾取的振動信號將不僅是一個機腳振動及這個機腳處主動隔振器的影響，還包含了其他機腳及其他設備的振動信號。所以，常規只靠單個傳感器提取誤差信號的方法，常常滿足不了實際主動隔振功能的要求。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種三向主動隔振控制系統中誤差信號的提取方法，可以實際應用于振動環境復雜的船舶、飛機等動力機械設備的主動隔振，并保證主動隔振系統的順利運行。

在主動隔振系統中，三個作動器分別對垂、橫、縱三個方向施加次級激勵源用以抑制基座振動，將兩個三向力傳感器對稱設置在主動隔振器外殼與上夾板之間，或設置在主動隔振器外殼與基座之間，在每個三向力傳感器設置位置的主動隔振器外殼上對應安裝三向加速度傳感器；

此時用主動隔振器外殼上外加的加速度傳感器，分別測得基座橫x、縱y、垂z三個方向的加速度響應，由于基座的機械阻抗非常大，加速度傳感器受其它機腳或設備的振動影響相對較小，用同一時刻測得的同方向的力信號和加速度信號計算卷積后得出誤差信號，即：