[發明專利]振動臺反饋信號分頻段調幅系統

有效

• 申請號: 201810060509.3
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108254147B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 何聞;高宇;張旭飛;賈叔仕
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 吉靖

本發明公開了振動臺反饋信號分頻段調幅系統，由同相比例放大電路和分壓電位計串聯形成的可調放大器，可調放大器的輸入信號為當前工作頻率信號，可調放大器內預設有振動臺工作范圍的頻率分段與幅值補償信息，可調放大器將當前工作頻率信號比對到頻率分段信息以獲取該頻率分段的放大倍數，并將放大倍數轉換為調幅控制脈沖，每一個調幅控制脈沖對應使電位計的阻值調整檔數。本發明不僅能夠降低反饋控制器搭建以及參數調整的難度，而且能在振動臺輸出不同頻率段的振動信號時，自適應地對反饋信號進行調幅。

技術領域

本發明涉及一種低頻振動臺系統中反饋信號的調節系統。

背景技術

電磁振動臺具有頻率范圍寬、可控性好、輸出波形精度高等優點，廣泛地應用于產品的模擬振動環境試驗、測振傳感器校準等重要領域。為了能夠改善低頻情況下振動臺輸出波形的精度(降低失真度)，通常需構建反饋控制系統。然而，實現反饋控制的前提是通過振動傳感器(加速度、速度或者位移傳感器)或者其它運動量檢測裝置檢測得到振動臺的輸出振動信號，然后將此信號作為反饋信號，與系統輸入信號求差，偏差信號經過控制器與功率放大器后激勵振動臺振動，最終完成閉環控制系統的構建，實現對振動臺輸出波形失真度的負反饋控制。在反饋信號和輸入信號不存在相移的理想情況下，負反饋控制能夠有效地抑制振動臺的非線性失真。進一步，該方法對非線性失真的抑制效果與反饋深度(反饋通道上的放大系數)相關。

由于振動臺輸出運動量幅值的限制以及系統存在相移，直接將振動傳感器或者其它運動量檢測裝置檢測得到運動信號用作反饋信號，會降低負反饋控制對非線性失真的抑制效果，甚至會發生正反饋。為使負反饋控制系統對振動臺有較好的輸出波形控制作用，通常情況下，需設計結構復雜的PID控制器，并通過對PID控制器參數的反復調整完成對負反饋系統中偏差信號的校正，從而降低輸出波形的失真度。然而，PID控制器的引入不可避免地增加了振動臺負反饋控制系統的復雜程度及系統參數的調整難度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種不僅能夠降低反饋控制器搭建以及參數調整的難度，而且能在振動臺輸出不同頻率段的振動信號時，自適應地對反饋信號進行調幅的系統。

振動臺反饋信號分頻段調幅系統，由同相比例放大電路和分壓電位計串聯形成的可調放大器，可調放大器的輸入信號為當前工作頻率信號，可調放大器內預設有振動臺工作范圍的頻率分段與幅值補償信息，可調放大器將當前工作頻率信號比對到頻率分段信息以獲取該頻率分段的放大倍數，并將放大倍數轉換為調幅控制脈沖，每一個調幅控制脈沖對應使電位計的阻值調整檔數。

進一步，當前工作頻率信號由頻率檢測單元輸出，頻率檢測單元包括比較器，計數器和頻率控制器；比較器，計數器和頻率控制器依次連接；系統輸入信號和參考信號共同輸入比較器，比較器輸出由系統輸入和參考信號形成的方波信號，方波信號與數字時鐘脈沖信號共同輸入計數器，計數器輸出系統輸入信號周期數和數字時鐘脈沖信號的周期數，頻率控制器輸出該系統輸入信號的頻率值，頻率控制器輸出調幅控制脈沖，方波信號的頻率對應振動的系統輸入信號頻率，也與系統的工作頻率以及反饋信號頻率相同。

進一步，可調放大器的輸出端連接可調移相器的輸入端，可調移相器由兩級全通濾波器串聯形成，頻率檢測單元根據系統輸入信號的頻率值ff輸出移相控制脈沖，移相控制脈沖調整第一級全通濾波器的可調數字電位計的阻值和第二級全通濾波器的可調數字電位計的阻值。

可調放大器的不同頻率段的放大倍數確定步驟如下：

1)、在工作頻率范圍內，對振動臺輸入不同頻率的激勵信號，并構建負反饋控制系統。在不同頻率下，對反饋信號幅值施加不同的增益，并檢測對應頻率、對應反饋信號增益條件下振動臺輸出信號的精度特性，依據滿足振動臺精度要求的反饋信號增益可以得到反饋信號在不同頻率下所需的增益。將振動臺的工作頻率范圍分為(k′-1)段，表示為：

f_m≤ff_m+1?,m＝1?,2?,3?,...k′-1；