[發明專利]一種激振器輸出力控制方法及控制模型

有效

• 申請號: 202010724866.2
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111957543B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 王彬文;宋巧治;牟讓科;崔盼禮
• 申請（專利權）人: 中國飛機強度研究所
• 主分類號: B06B1/04
• 分類號: B06B1/04;B06B3/00;G01M7/02
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 劉傳準

本申請屬于自動控制技術領域，涉及一種激振器輸出力控制方法及控制模型，所述方法包括：根據輸出力的目標值及試驗件結構輸出模型計算激振點的速度；根據激振點的速度計算激振器的感應電動勢；將感應電動勢疊加在預設的輸入電壓上，獲得經電動勢補償的第一輸出電壓；根據激振器的電阻及電感，構建用于消除電感及電阻對所述激振器影響的控制器模型，將所述控制器模型設置在第一輸出電壓之后，獲得經電阻及電感補償的第二輸出電壓；將第二輸出電壓輸入至激振器中，產生輸出力。所述控制模型包括試驗件結構輸出模型、感應電動勢系數電路以及控制器模型，用于實現上述方法。本申請建模階次較低，建模參數精度高，可以實現較寬頻帶的多通道控制。

技術領域

本申請屬于自動控制技術領域，特別涉及一種激振器輸出力控制方法及控制模型。

背景技術

目前激振器最為常見的是電磁式激振器，由于激振器的動態特性以及結構振動引起的激振器線圈內感應電動勢的影響，激振器輸出力會產生嚴重的幅值畸變和相位偏移，在一般的振動試驗中，由于不關心力的幅值和相位信息，因此不需要對力進行控制，但是對于一些需要精確復現外部振動環境的領域，激勵力控制就比較重要，需要進行實時反饋控制以便于保證激振力的精確模擬，目前針對單通道的振動臺輸出力控制研究較多，但是對于多個激振器聯合加載狀態下的控制方法和策略較少，并且現有的研究方法僅能在有限帶寬內進行控制，控制帶寬范圍有限。

發明內容

為了解決上述技術問題，本申請提供了一種激振器輸出力控制方法及控制模型，一方面通過引入速度補償量，解決感應電動勢引起的輸出力畸變，進而消除了多個通道之間的耦合效應，另一方面，本申請通過引入控制器模型，消除電感及電阻引起的輸出力畸變。

本申請第一方面提供了一種激振器輸出力控制方法，用于確保激振器預設的輸入電壓與輸出力的數值相同，主要包括：

根據所述輸出力的目標值及試驗件結構輸出模型計算激振點的速度；

根據所述激振點的速度計算激振器的感應電動勢；

將所述感應電動勢疊加在預設的輸入電壓上，獲得經電動勢補償的第一輸出電壓；

根據激振器的電阻及電感，構建用于消除電感及電阻對所述激振器影響的控制器模型，將所述控制器模型設置在第一輸出電壓之后，獲得經電阻及電感補償的第二輸出電壓；

將所述第二輸出電壓輸入至激振器中，產生輸出力。

優選的是，所述試驗件結構輸出模型通過系統辨識法構建，用以表征試驗件結構受激振力作用下的速度與所述激振力之間的關系。

優選的是，構建所述試驗件結構輸出模型之前，進一步包括：

利用激振器對試驗件結構進行掃頻激勵，在激振點對應位置處布置速度傳感器，對激勵力和速度信號進行測量。

優選的是，所述控制器模型K為：

其中，L為激振器的線路電感、R為激振器的線路電阻，s為拉普拉斯算子。

優選的是，若所述激振器攜帶有功率放大器，則設置由所述功率放大器的放大系數的倒數形成的線性補償控制器。

本申請第二方面提供了一種激振器輸出力控制模型，用于實現如上所述的激振器輸出力控制方法，主要包括試驗件結構輸出模型、感應電動勢系數電路以及控制器模型，其中試驗件結構輸出模型與感應電動勢系數電路串聯，用于對輸入電壓計算得到所述激振器的感應電動勢，并將所述感應電動勢疊加到輸入電壓上獲得第一輸出電壓；所述控制器模型串聯在第一輸出電壓與所述激振器之間，用于進行電阻及電感補償，獲得經電阻及電感補償的第二輸出電壓，所述第二輸出電壓用于輸入至所述激振器中。