[發(fā)明專利]多輸入多輸出連續(xù)正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)方法和試驗(yàn)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711098704.7
• 申請(qǐng)日: 2017-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN108956076B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭威;陳懷海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M7/06
• 分類號(hào): G01M7/06
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔;劉輝

本發(fā)明提供一種多輸入多輸出連續(xù)正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)方法和試驗(yàn)系統(tǒng)，包括以下步驟：識(shí)別多輸入多輸出連續(xù)正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的逆多步預(yù)測(cè)模型、設(shè)置多輸入多輸出正弦掃描振動(dòng)試驗(yàn)的參數(shù)；進(jìn)行低量級(jí)預(yù)試驗(yàn)；恢復(fù)正常量級(jí)完成多輸入多輸出正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)。本發(fā)明的多輸入多輸出連續(xù)正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)方法和試驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)正弦掃頻激勵(lì)信號(hào)的生成，能夠?qū)崿F(xiàn)掃頻信號(hào)頻率的連續(xù)變換，并對(duì)響應(yīng)信號(hào)的幅值和相位同時(shí)進(jìn)行控制。通過本發(fā)明的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)系統(tǒng)，得到更加精確的試驗(yàn)結(jié)果，為被檢驗(yàn)產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)提供更加準(zhǔn)確有效的參考數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及振動(dòng)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種多輸入多輸出連續(xù)正弦掃頻振動(dòng) 試驗(yàn)方法和試驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)是檢驗(yàn)產(chǎn)品可靠性的重要依據(jù)。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在航空航天、汽車、船舶以及日用家電等產(chǎn)品中廣泛出現(xiàn)，這些旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在啟動(dòng)和停止時(shí)必然會(huì)對(duì)整體結(jié)構(gòu)施以掃頻振動(dòng)激勵(lì)。故而正弦掃頻試驗(yàn)作為一種確認(rèn)產(chǎn)品可靠性的重要手段，在產(chǎn)品研發(fā)過程 中有著不可忽視的地位。現(xiàn)有的多輸入多輸出正弦掃頻試驗(yàn)系統(tǒng)一般基于頻域算法，通 過頻響函數(shù)生成激勵(lì)信號(hào)。然而頻響函數(shù)建立在穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的假設(shè)基礎(chǔ)上，而正弦掃頻過 程中，激勵(lì)頻率實(shí)時(shí)變化，并不滿足這一假設(shè)。由于頻域方法實(shí)現(xiàn)上的一些限制，多輸 入多輸出正弦掃頻試驗(yàn)往往以步進(jìn)形式進(jìn)行，但步進(jìn)掃頻破壞了掃頻過程的連續(xù)性。因 此，由時(shí)域方法能夠更好地進(jìn)行多輸入多輸出連續(xù)正弦掃頻試驗(yàn)，以滿足隨著現(xiàn)代技術(shù) 的發(fā)展不斷提高的環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種多輸入多輸出連續(xù)正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)方法 和試驗(yàn)系統(tǒng)，該試驗(yàn)方法和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)正弦掃頻激勵(lì)信號(hào)的生成，并可以同時(shí)對(duì)響應(yīng)信號(hào)的幅值和相位進(jìn)行控制。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種多輸入多輸出連續(xù)正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

1)識(shí)別多輸入多輸出連續(xù)正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的逆多步預(yù)測(cè)模型；

2)設(shè)置多輸入多輸出正弦掃描振動(dòng)試驗(yàn)的參數(shù)；

3)進(jìn)行低量級(jí)預(yù)試驗(yàn)；

4)恢復(fù)正常量級(jí)完成多輸入多輸出正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)。

進(jìn)一步的，所述步驟1)識(shí)別多輸入多輸出連續(xù)正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的逆多步預(yù)測(cè)模型包括以下過程：

11)識(shí)別系統(tǒng)的有限差分模型中的系數(shù)矩陣；

12)通過有限差分模型計(jì)算系統(tǒng)的多步預(yù)測(cè)模型；

13)對(duì)系統(tǒng)的多步預(yù)測(cè)模型求逆，得到逆多步預(yù)測(cè)方程。

進(jìn)一步的，所述步驟11)中的系統(tǒng)的有限差分模型為：

其中y(k)和u(k)分別為k時(shí)刻的響應(yīng)和輸入向量，p為有限差分模型的階數(shù)；由公式(1) 得到系數(shù)矩陣和并由這些系數(shù)矩陣計(jì)算得到：

進(jìn)一步的，所述步驟12)得到的多步預(yù)測(cè)模型為：

y_q(k)＝Tu_q(k)+Bu_p(k-p)-Ay_p(k-p) (4)

其中y_q(k)和u_q(k)分別由k到k-q-1時(shí)刻的響應(yīng)與輸入向量堆疊而成；同樣地， y_p(k-p)和u_p(k-p)也分別由k-p到k-1時(shí)刻的響應(yīng)與輸入向量堆疊而成，其具體 表達(dá)式為: