[發(fā)明專利]電液伺服雙軸疲勞試驗(yàn)裝置的正弦波幅值和相位控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710180316.7
• 申請(qǐng)日: 2017-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN107084896B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀惠農(nóng);李潮;田磐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 嘉興億恒測試技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G01N3/36
• 分類號(hào): G01N3/36
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏;閻忠華

1.一種電液伺服雙軸疲勞試驗(yàn)裝置的正弦波幅值和相位控制方法，其特征是，包括基座(1)，設(shè)于基座上的支架(2)，設(shè)于支架上的橫向液壓缸(3)和豎向液壓缸(4)，分別設(shè)于橫向液壓缸和豎向液壓缸上的2個(gè)電液伺服閥(5)，分別設(shè)于橫向液壓缸和豎向液壓缸上的2個(gè)力傳感器(6)，2個(gè)模擬PID控制器(7)，多軸數(shù)字控制器(8)和夾具(9)；橫向液壓缸和豎向液壓缸和夾具均與試件連接；

多軸數(shù)字控制器分別與2個(gè)模擬PID控制器和2個(gè)力傳感器電連接，2個(gè)模擬PID控制器分別與2個(gè)電液伺服閥和2個(gè)力傳感器電連接；

包括如下步驟：

(1-1)辨識(shí)與解耦；

(2-1)多軸數(shù)字控制器將兩路互不相關(guān)的白噪聲x₁，x₂分別輸給2個(gè)模擬PID控制器，多軸數(shù)字控制器采集兩個(gè)力傳感器的反饋數(shù)據(jù)y₁，y₂；

(2-2)設(shè)定系統(tǒng)頻響函數(shù)矩陣估計(jì)為

其中，為x_i和y_i間的頻響函數(shù)估計(jì)，為輸入信號(hào)x_i和輸出信號(hào)y_j的互功率譜估計(jì)，為輸入信號(hào)x_i的自功率譜估計(jì)；

(2-3)利用公式計(jì)算頻響矩陣的逆矩陣Z(f)，設(shè)定Z(f)為阻抗矩陣；

(2-4)利用公式D(f)＝Z(f)R(f)計(jì)算第一幀指令譜向量D_k(f)，k＝1；

(2-5)設(shè)D_k(f)＝[a₁+jb₁，a₂+jb₂]^T，則其幅值分別為：

相位分別為：

(2-6)設(shè)采樣率為f_s，幀數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)為N，正弦信號(hào)頻率為f，計(jì)算雙軸指令信號(hào)序列x_1k(n)和x_2k(n)；n＝1，2，…，N；

(2-7)x_1k(n)和x_2k(n)經(jīng)多軸數(shù)字控制器的數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換后變?yōu)閤_1k(t)，x_2k(t)，并依次分別輸出給2個(gè)模擬PID控制器，2個(gè)力傳感器采集反饋的輸出y_1k(t)，y_2k(t)分別輸送給2個(gè)模擬PID控制器，2個(gè)模擬PID控制器用模擬電路實(shí)現(xiàn)將x_1k(t)，x_2k(t)分別與y_1k(t)，y_2k(t)作差，2個(gè)模擬PID控制器分別發(fā)出相應(yīng)的電流信號(hào)控制2個(gè)電液伺服閥，驅(qū)動(dòng)液壓缸作動(dòng)，形成模擬PID閉環(huán)控制；第k幀采集到的傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后分別記為y_1k(n)y_2k(n)；

(2-8)多軸控制器在發(fā)出x_1k(n)，x_2k(n)和采集y_1k(n)，y_2k(n)的同時(shí)，使D_k+1(f)＝D_k(f)；

利用步驟(2-5)和(2-6)中的公式計(jì)算x_1(k+1)(n)和x_2(k+1)(n)；當(dāng)?shù)趉幀數(shù)據(jù)發(fā)送和采集完畢，多軸控制器將x_1(k+1)(n)，x_2(k+1)(n)逐點(diǎn)發(fā)給2個(gè)模擬PID控制器；

(1-2)計(jì)算幅值和相位；

假設(shè)第k幀信號(hào)傳感器反饋的響應(yīng)信號(hào)A₁為第k幀響應(yīng)信號(hào)y_1k(n)的幅值，φ₁為第k幀響應(yīng)信號(hào)y_1k(n)的初相位；A₂為第k幀響應(yīng)信號(hào)y_2k(n)的幅值，φ₂為第k幀響應(yīng)信號(hào)y_2k(n)的初相位；

將y_1k(n)分別與和相乘，得到：

和

將α_1k(n)和β_1k(n)經(jīng)多軸數(shù)字控制器進(jìn)行低通濾波后，得到和兩個(gè)直流分量，利用公式計(jì)算力傳感器反饋信號(hào)的幅值利用公式計(jì)算力傳感器反饋信號(hào)的相位

將y_2k(n)分別與和相乘，得到：

和

將α_2k(n)和β_2k(n)經(jīng)多軸數(shù)字控制器進(jìn)行低通濾波后，得到和兩個(gè)直流分量，利用公式計(jì)算力傳感器反饋信號(hào)的幅值利用公式計(jì)算力傳感器反饋信號(hào)的相位

(1-3)修正指令譜向量；

利用公式E(f)＝R(f)-C(f)計(jì)算誤差譜向量，其中，C(f)為響應(yīng)譜向量，C(f)由和計(jì)算得到；

利用公式D_k+2(f)＝D_k+1(f)+QZ(f)E(f)計(jì)算第k+2幀的指令譜向量D_k+2(f)；

其中，Q為迭代增益矩陣，取D_k+1(f)為當(dāng)前幀的指令譜向量；

利用下述公式計(jì)算x_1(k+2)(n)和x_2(k+2)(n)：

其中，設(shè)定D_k+2(f)＝[a₁′+jb₁′，a₂′+jb₂′]，則其幅值分別為

相位分別為

(1-4)PID控制；

當(dāng)?shù)趉+1幀數(shù)據(jù)發(fā)送和采集完畢，將x_1(k+2)(n)和x_2(k+2)(n)經(jīng)多軸數(shù)字控制器的數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換后變?yōu)閤_1(k+2)(t)，x_2(k+2)(t)，并依次分別輸出給2個(gè)模擬PID控制器，2個(gè)力傳感器采集反饋的輸出y_1(k+2)(t)，y_2(k+2)(t)給2個(gè)模擬PID控制器，2個(gè)模擬PID控制器用模擬電路實(shí)現(xiàn)將x_1(k+2)(t)，x_2(k+2)(t)，分別與_y1(k+2)(t)，_y2(k+2)(t)作差，2個(gè)模擬PID控制器分別發(fā)出相應(yīng)的電流信號(hào)控制2個(gè)電液伺服閥，驅(qū)動(dòng)液壓缸作動(dòng)，形成模擬PID閉環(huán)控制；

(1-5)重復(fù)步驟(1-2)至(1-4)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液伺服雙軸疲勞試驗(yàn)裝置的正弦波幅值和相位控制方法，其特征是，使k值增加1之后，返回步驟(1-2)。