[發(fā)明專利]可控震源的廣義預(yù)測控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410832028.1
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104570053A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜弢;馬瑞琪;姚恩超;徐學(xué)純;林君;楊志超
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: G01V1/04
• 分類號: G01V1/04;G05B13/04
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 王立文

1.一種可控震源的廣義預(yù)測控制系統(tǒng)，其特征在于，是由DSP1分別連接液晶顯示模塊3和鍵盤模塊2，DSP1經(jīng)模型參數(shù)辨識模塊5控制量求取模塊8連接，DSP1經(jīng)信號發(fā)生器4和參考軌跡設(shè)定模塊6與控制量求取模塊8連接，DSP1經(jīng)控制量求取模塊8、D/A轉(zhuǎn)換器17、低通濾波器C18、信號放大器19B和功率放大器20與激振器21的反應(yīng)體連接，加速度傳感器A15經(jīng)信號放大器13、低通濾波器11B、A/D轉(zhuǎn)換器A9和加權(quán)模塊7與模型參數(shù)辨識模塊5連接，加速度傳感器B16經(jīng)信號放大器A14、低通濾波器A12、A/D轉(zhuǎn)換器B10和加權(quán)模塊7與模型參數(shù)辨識模塊5連接構(gòu)成。

2.一種可控震源的廣義預(yù)測控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

a、工作前，用戶通過鍵盤2設(shè)置可控震源輸出波形參數(shù)、工作時間、采集電路中A/D采樣頻率、廣義預(yù)測控制優(yōu)化時域Nu和系統(tǒng)辨識模型階次N控制參數(shù),并通過串口通訊發(fā)送給FPGA，液晶顯示屏3實時顯示可控震源工作的波形參數(shù)、波形類型、掃描時間、辨識模型階次、預(yù)測時域、控制時域信息；

b、系統(tǒng)上電后，信號采集模塊③和加速度傳感器a15和1加速度傳感器b6進入工作狀態(tài)；

c、開始工作時，DSP?1給廣義預(yù)測控制單元②、信號采集單元③和信號輸出單元④中的各模塊發(fā)送開始工作命令；

d、信號發(fā)生器4接收到FPGA發(fā)出的工作指令后，按步驟a中設(shè)定的參數(shù)產(chǎn)生可控震源期望輸出波形s；

e、設(shè)定初始時刻k＝0，此時加權(quán)模塊的歷史輸出[y(k),y(k-1),…,y(k-N)]與控制量的歷史記錄[u(k),u(k-1),…,u(k-N)]均為0，k為離散時間點；

f、廣義預(yù)測控制單元②中，加權(quán)模塊7按照公式y(tǒng)(k)＝m₁*a₁(k)+m₂*a₂(k)，計算得到可控震源輸出信號y(k)，其中m₁、m₂分別為基板質(zhì)量與反應(yīng)體質(zhì)量；模型參數(shù)辨識模塊5利用系統(tǒng)記錄的可控震源輸出信號：

[y(k),y(k-1),…,y(k-N)]、控制量[u(k),u(k-1),…,u(k-N)]，

通過系統(tǒng)辨識，輸出辨識得到可控震源系統(tǒng)模型參數(shù)a、b；參考軌跡設(shè)定模塊6通過加權(quán)模塊7得到的y(k)與信號發(fā)生器模塊4產(chǎn)生的可控震源的期望輸出s得出可控震源廣義預(yù)測控制系統(tǒng)的參考軌跡w；控制量求取模塊8由震源模型的參數(shù)a、b與參考軌跡w，通過丟番圖方程，獲得可控震源將來時刻預(yù)測激發(fā)信號接近于參考軌跡[w(k+1),…,w(k+Nu)]時，控制量[u(k+1),…,u(k+Nu)]的值；

g、D/A轉(zhuǎn)換器17將控制量[u(k+1),…,u(k+Nu)],按照設(shè)定的轉(zhuǎn)換速率，依次轉(zhuǎn)換模擬信號，在經(jīng)過低通濾波器18濾波，運算放大器19放大后，通過功率放大器20驅(qū)動可控震源激振器21對地激發(fā)振動信號。同時，信號采集模塊③將加速度傳感器檢測到的可控震源基板加速度與反應(yīng)體加速度，經(jīng)過放大、濾波后，通過A/D轉(zhuǎn)換器10和A/D轉(zhuǎn)換器9轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式a₁(k)、a₂(k)，送入FPGA，通過加權(quán)和運算求得可控震源激發(fā)信號y(k)；

h、重復(fù)e～g過程，實現(xiàn)對可控震源廣義預(yù)測控制。