[發明專利]一種隨機角振動控制方法

有效

• 申請號: 201810281940.0
• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號: CN108469849B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 趙劍波;彭軍;何群;孫豐甲;李娜娜;楊玉瑩
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京長城計量測試技術研究所
• 主分類號: G05D19/02
• 分類號: G05D19/02
• 代理公司: 11639 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 王民盛

1.一種隨機角振動控制方法，其包括：

步驟1：通過上位機對角運動進行選擇，并將選擇的角運動的參考譜與譜線數，輸入到上位機；上位機根據參考譜與譜線數計算出頻率分辨率；

其特征在于：還包括如下步驟：

步驟2：進行預實驗，設置預實驗角速度驅動譜，通過隨機信號發生模塊不斷產生預實驗角速度隨機驅動信號，預實驗角速度隨機驅動信號經過D/A轉換及低通濾波后輸入給伺服控制器，伺服控制器控制角振動臺進行角振動；采集角位移傳感器信號，處理后得到角振動臺的預實驗角位移信號，預實驗角位移信號分為兩路，一路輸入給伺服控制器，以實現閉環控制；另一路進行功率譜估計，得到預實驗角位移響應譜，通過預實驗角位移響應譜計算出預實驗角速度響應譜，利用預實驗角速度響應譜與設置的預實驗角速度驅動譜計算出系統頻響函數，利用步驟1中設置的參考譜與系統頻響函數計算出角運動驅動譜；

步驟3：根據角位移功率譜G_x(f)、角速度功率譜G_v(f)、角加速度功率譜G_a(f)三者之間的關系(式1、式2)將步驟2得到的角運動驅動譜轉化成角速度驅動譜；

G_v(f)＝(2pf)²G_x(f) (1)

G_v(f)＝G_a(f)/(2pf)² (2)

步驟4：利用隨機信號發生模塊將步驟3得到的角速度驅動譜轉化成角速度隨機驅動信號；

步驟5：伺服控制器根據步驟4的角速度隨機驅動信號，通過控制算法控制角振動臺進行角振動；

步驟6：采集角位移傳感器輸出信號，處理后得到角振動臺的角位移信號，將角位移信號反饋給伺服控制器，伺服控制器根據角位移信號進行閉環控制；同時，對角位移信號進行譜估計得到角位移響應譜，再根據三種角運動功率譜之間的關系計算出角運動響應譜；

步驟7：將所有步驟6的角運動響應譜結果進行平均處理作為譜估計的基礎譜；

步驟8：判斷基礎譜是否在參考譜的±3dB以內，不符合要求，繼續重復步驟4至步驟7；符合要求，進行步驟9；

步驟9：判斷基礎譜是否在參考譜的容差帶范圍以內，容差帶根據需求定義；不符合要求，則利用基礎譜與步驟1的參考譜作差得到誤差譜，通過誤差譜和步驟2的系統頻響函數得到角運動驅動譜的修正譜；將修正譜累加到角運動驅動譜上，完成角運動驅動譜的更新修正，得到修正后的角運動驅動譜；符合要求，則不更新修正角運動驅動譜；

步驟10：根據角位移功率譜、角速度功率譜、角加速度功率譜三者之間的關系(式1、式2)將步驟9所得的角運動驅動譜轉化成角速度驅動譜；

步驟11：利用隨機信號發生模塊將步驟10的角速度驅動譜轉化成角速度隨機驅動信號；

步驟12：伺服控制器根據步驟11的角速度隨機驅動信號，通過控制算法控制角振動臺進行角振動；

步驟13：采集角位移傳感器輸出的角振動臺的角位移信號；并將角位移信號反饋給伺服控制器，伺服控制器根據角位移信號進行閉環控制；同時，對角位移信號進行譜估計得到角位移響應譜，再根據三種角運動功率譜之間的關系計算出角運動響應譜；

步驟14：將步驟13得到的角運動響應譜對步驟7得到的基礎譜進行10％的更新，得到更新后的基礎譜；

步驟15：重復循環步驟9到14，保持角運動響應譜穩定在參考譜容差帶范圍以內；此控制方法能夠實現角運動的功率譜復現，即實現了隨機角振動控制。

2.實現如權利要求1所述的方法的角振動臺裝置，包括：上位機、角位移傳感器、控制器和角振動臺，組合成閉環控制系統；所使用的角振動臺裝置采用電機式角振動臺，由伺服電機作為角運動的激振器，圓光柵作為角位移傳感器，圓光柵固定于電機主軸上，角振動臺圓臺面與電機主軸同軸心剛性連接；角位移傳感器所采集的信號經處理后即為角振動臺的角位移信號；伺服控制部分采用伺服控制器實現對伺服電機的控制，隨機控制部分則采用自主設計的手段利用計算機編程來實現。