[發明專利]一種振動自動化校準方法

有效

• 申請號: 201410312352.0
• 申請日: 2014-07-02
• 公開（公告）號: CN104035329B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 劉愛東
• 申請（專利權）人: 中國計量科學研究院
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02;G01N17/00
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所11218
• 代理人: 郭韞

技術領域

本發明屬于振動計量校準領域，具體涉及一種振動自動化校準系統及校準方法。

背景技術

傳統的計量校準設備大部分都是手工操作，或者使用國外的校準系統。手工計量校準費時費力，在任務量大的情況下，還容易出錯。國外的自動化校準系統費用較高，低頻控制系統較慢，經比較spektra公司的控制系統在0.4Hz的時候要50個周期，控制系統調整慢，而且在振級控制中容易產生死區，無法進行精確的振級控制。

發明內容

本發明的目的在于解決上述現有技術中存在的難題，提供一種振動自動化校準系統及校準方法，自動化程度較高，計算精確，控制穩定可靠，校準快速的振動計量校準系統，可使計量檢定工作人員擺脫大量的、重復性的勞動任務，有效的減少因繁重重復任務導致出錯的情況，極大提高勞動效率。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種振動自動化校準系統，包括控制部分和測量部分；所述控制部分用于控制振動臺的頻率和振幅；所述測量部分用于振動臺振幅和相位的測量以及振動測量元件輸出信號的測量；

所述控制部分包括函數發生器、幅度控制器、功率放大器、自適應控制算法模塊和模糊控制算法模塊；

所述函數發生器根據計算機命令輸出指定頻率F和電壓幅值U_ci的正弦信號，所述正弦信號經過幅度控制器后，輸出給功率放大器，以驅動振動臺起振；

所述自適應控制算法模塊根據輸入信號計算出相應的輸出信號，所述輸入信號包括兩部分，一部分為測量部分測出的振動幅值，這個信號是反饋量，另一部分是上次的執行電壓值，即上一次自適應控制算法模塊計算出的電壓值并通過模糊算法修正后的電壓值，也就是通過計算機和函數發生器通訊，最后函數發生器執行的輸出值；

所述模糊控制算法模塊在這個控制系統中是屬于輔助控制，其根據輸入的指定頻率F，對自適應控制算法模塊算出的執行電壓值進行約束得到電壓控制增量u_i，將所述電壓控制增量u_i加上上次的執行電壓值得到當前需要執行的電壓值，然后輸出給函數發生器。

在控制階段，測量部分測量振動臺的振動幅值，并將振動幅值反饋到所述自適應控制算法模塊，在測量階段，測量部分輸出振動臺的振動物理信息。也就是說，測量部分有倆個作用，一個是在控制中，測量振動幅值，并反饋到控制算法中，當振動幅值達不到或者超過設定的振動幅值，就進入到控制算法中，計算下一步需要讓信號源輸出的電壓值，當測量單元測量的振動幅值和目標設定值在允許的范圍內，并且保證幅值穩定的情況下，就進入到測量階段，還是通過測量部分進行測量，并輸出測量結果。

一種利用所述振動自動化校準系統實現的校準方法，采用自適應控制與模糊控制相結合對振動臺的頻率和振幅進行控制；

所述自適應控制是這樣實現的：

設定：a_s為加速度目標設定值，由使用者輸入，a_ci為加速度當前值，u_ci為信號源當前電壓值，a_i為加速度增量，u_i為電壓控制增量，a₀為初始加速度，是控制開始給一個u₀電壓激勵得到的加速度，k_p為限制系數；

其中，初始加速度a₀是這樣得到的：計算機命令函數發生器發出頻率F和初始電壓U₀，這是一個初始激勵值，當函數發生器輸出這個頻率F和U₀后，振動臺會發生初始振動，相當于一個激勵信號，其加速度通過測量部分測量得到，即得到初始加速度a₀；

加速度當前值a_ci是測量部分測量得到的實時加速度值，是最新的當前的；

電壓控制增量u_i是這樣的得到的：通過自適應控制算法模塊計算出，并經過模糊控制算法模塊進行修正得到執行電壓值；

所述自適應控制算法模塊采用的計算公式如下：

a_ci＝a₀+∑a_i???????(6)