数字式振动台控制系统.ppt

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1、数字式振动台控制系统数字式振动台控制系统 北京东方振动和噪声技术研究所北京东方振动和噪声技术研究所 数字式控制软件水平的高低，反映在其可靠性，计算方法的合理性，操作界面的友好性等方面。优秀的控制软件能明显提高振动台的使用寿命，并使试验操作者能准确轻松地完成预定的试验任务。性能要求第一部分第一部分 正弦扫频正弦扫频 特点 对振动台有严格的保护。考虑到所有的异常情况，在异常情况出现时，能对振动台采取保护措施。计算方法合理。正弦扫频计算方法的关键为反馈信号幅值的计算，闭环控制的建模。操作界面非常友好:1.关键控制状态信息要非常醒目，能随时用简明信息显示当前的控制状态 2.用户可在短时间内学会操作，并

2、领会其原理 3.用户能很快按试验目标建立目标谱，轻松准确地完成试验任务 4.有强大的后处理功能 特点 高可靠性正弦扫频控制软件中最关键的指标是Loop Time。能达到5ms以内。在如此短的时间内，采用了先进的参数识别方法，可准确识别出反馈信号的幅值，进行有效的控制。每个闭环环节进行闭环回路检查，反馈通道开路时立即停止试验。每次正式试验前，进行自检，确定无信号输出时，反馈回路的本底噪声以及直流分量在合理的范围内。输出控制信号时，各反馈回路的信号和控制信号有线性关系。并对目标谱的总量级，最大加速度，最大速度，最大位移，最大输出电压和振动台的允许极限值进行比较。自检通过后试验才向下进行。设置各个频

3、率区间段的报警和退出容限。当幅值超出报警容限时，给出报警信息。当幅值超出退出容限时，终止试验。高可靠性设置起始速率和停止速率，开始试验时，控制信号的幅值按起始速率按逐步增加，达到设定的量级后开始扫频。试验完成后，控制信号的幅值按停止速率逐步减少到零。允许手工操作退出试验 允许设置临界频率，低频时用位移信号，高频时用加速度信号进行控制 对试验提示信息自动保存，并可在任何时刻进行浏览 高可靠性计算方法 DADA信号的连续发生信号的连续发生 线性扫频计算方法 DADA信号的连续发生信号的连续发生 对数扫频计算方法 DADA信号的连续发生信号的连续发生 计算方法 反馈信号的幅值计算反馈信号的幅值计算

4、反馈信号的幅值计算，对高频信号，1024点采样数据含有多个周期时，其幅值可通过FFT谱，再在主频附近平滑得到。对低频信号，可通过参数识别的方法得到。参数识别时可同时得到反馈信号的频率和幅值。当频率变化速率较大时，还要考虑频率的变化速率，以保证幅值的识别精度 控制模型控制模型 计算方法在每一个闭环环节，对驱动信号的幅值进行控制，控制模型为 Kf为控制力度操作界面友好关键控制状态信息要非常醒目，能随时用简关键控制状态信息要非常醒目，能随时用简明信息显示当前的控制状态明信息显示当前的控制状态 在控制过程中能通过多个窗口实时同时显在控制过程中能通过多个窗口实时同时显示多种信息，如反馈信号示波，频响函数

5、，示多种信息，如反馈信号示波，频响函数，驱动信号幅值谱，反馈信号幅值谱驱动信号幅值谱，反馈信号幅值谱 操作界面友好用户能很快按试验目标建立目标谱用户能很快按试验目标建立目标谱 操作界面友好能一次完成多个试验任务能一次完成多个试验任务 操作界面友好操作界面友好能进行反馈通道设置和振动台极限值设置能进行反馈通道设置和振动台极限值设置有强大的后处理功能。能标注数据，抓图有强大的后处理功能。能标注数据，抓图或将图形存盘，将试验结果永久保存或调或将图形存盘，将试验结果永久保存或调入，能自动保存最近的试验。能按入，能自动保存最近的试验。能按WordWord格格式自动输出试验报告。式自动输出试验报告。用户能

6、在短时间内学会操作，并领会其原用户能在短时间内学会操作，并领会其原理。有非常详尽的在线求助功能。理。有非常详尽的在线求助功能。第二部分第二部分 随机控制随机控制 特点 对振动台有严格的保护。考虑到所有的异常情况，在异常情况出现时，能对振动台采取保护措施。计算方法合理。计算方法包括信号的连续发生，反馈信号频谱的计算，控制的策略，闭环控制的建模。操作界面要非常友好:1.关键控制状态信息要非常醒目，随时用简明信息显示当前的控制状态 2.用户能在短时间内学会操作，并领会其原理 3.用户能很快按试验目标建立目标谱，轻松准确地完成试验任务 4.有强大的后处理功能 特点 高可靠性 随机控制试验往往要长时间的

7、进行,AD和DA用同样的频率，并通过相同的时钟进行分频，可保证控制不会因AD和DA总时间长度的累积误差而中止。每个闭环环节进行闭环回路检查，反馈通道开路时立即停止试验。每次正式试验前，进行自检，确定无信号输出时，反馈回路的本底噪声以及直流分量在合理的范围内。输出控制信号时，各反馈回路的信号和控制信号有线性关系。并对目标谱的总量级，最大加速度，最大速度，最大位移，最大输出电压和振动台的允许极限值进行比较。自检通过后试验才能向下进行。高可靠性 驱动信号最大值检查，将驱动信号剪裁到门限值以内 设置各个频率分量报警和退出容限。当超出报警容限的谱线数量超出设定值时，给出报警信息。当超出退出容限的谱线数量

8、超出设定值时，终止试验设置总量级的报警和退出容限。当总量级超出报警容限时，给出报警信息。当总量级超出退出容限时，终止试验 设置起始速率和停止速率，控制信号的总量级按起始量级，初始量级，满量级逐步增加，量级增加时按起始速率进行。试验完成后，控制信号的总量级从满量级按停止速率逐步减少到零。允许手工操作退出试验 对试验提示信息自动保存，并可在任何时刻进行浏览 高可靠性 计算方法 DADA信号的连续发生信号的连续发生 根据目标谱，随机生成相位信息，经过FFT逆变换，可得到一祯DA数据。这样的数据都会因FFT窗长有限而导致频率泄露，反映在时域数据上是两祯DA相邻数据在连接处不连续。要克服FFT窗长有限而

9、导致频率泄露，最有效的方法是加合适的窗，如Kaiser窗或Blackman窗。这样在两端的时域信号总是接近于零。通过对DA波形进行重叠，加窗，能量守衡调整，平均，可得到连续的DA数据。反馈信号的频谱计算反馈信号的频谱计算 计算方法反馈信号的频谱计算，一般为先加Hanning窗得到当前闭环的功率谱，再进行指数平均。指数平均的公式如下所示：控制模型控制模型 计算方法在每一个闭环环节，对每一频率谱线的驱动谱进行控制，控制模型为 Kf为控制力度操作界面友好关键控制状态信息要非常醒目，能随时用简关键控制状态信息要非常醒目，能随时用简明信息显示当前的控制状态明信息显示当前的控制状态 在控制过程中能通过多个

10、窗口实时同时显在控制过程中能通过多个窗口实时同时显示多种信息，如反馈信号示波，频响函数，示多种信息，如反馈信号示波，频响函数，驱动信号幅值谱，反馈信号幅值谱驱动信号幅值谱，反馈信号幅值谱 操作界面友好 用户能很快按试验目标建立目标谱用户能很快按试验目标建立目标谱 操作界面友好 能一次完成多个试验任务能一次完成多个试验任务 操作界面友好 操作界面友好能进行反馈通道设置和振动台极限值设置能进行反馈通道设置和振动台极限值设置有强大的后处理功能。能标注数据，抓图有强大的后处理功能。能标注数据，抓图或将图形存盘，将试验结果永久保存或调或将图形存盘，将试验结果永久保存或调入，能自动保存最近的试验。能按入，

11、能自动保存最近的试验。能按WordWord格格式自动输出试验报告。式自动输出试验报告。用户能在短时间内学会操作，并领会其原用户能在短时间内学会操作，并领会其原理。有非常详尽的在线求助功能。理。有非常详尽的在线求助功能。第三部分第三部分 经典冲击经典冲击特点特点z全面的冲击参数设置全面的冲击参数设置y支持多种冲击形状支持多种冲击形状y支持多种允差设置支持多种允差设置z灵活的补偿形式灵活的补偿形式y提供多种补偿形式提供多种补偿形式y具有位移优化补偿方式具有位移优化补偿方式y独特方便的自动补偿方式独特方便的自动补偿方式z手动和自动控制方式手动和自动控制方式z冲击响应谱分析冲击响应谱分析冲击波形形状冲

12、击波形形状补偿方式补偿方式z前补偿，后补偿，双边补偿前补偿，后补偿，双边补偿z双边优化补偿双边优化补偿*双边优化补偿双边优化补偿z补偿形式：双边双半正弦补偿补偿形式：双边双半正弦补偿z优化目标：对最大位移进行优化设计优化目标：对最大位移进行优化设计z特点：若需要产生相同加速度的冲击，此方式下，实特点：若需要产生相同加速度的冲击，此方式下，实际产生的最大位移为最小际产生的最大位移为最小z好处：好处：y在振动台极限值内，可以产生更大加速度的冲击在振动台极限值内，可以产生更大加速度的冲击y可较好地保护振动台结构可较好地保护振动台结构补偿方法的比较补偿方法的比较双边补偿后补偿前补偿双边优化加速度波形速

13、度波形位移波形四种补偿的特点四种补偿的特点z可根据需要灵活选择可根据需要灵活选择z推荐：双边优化补偿推荐：双边优化补偿自动补偿方式自动补偿方式z自动设置补偿参数，操作简单自动设置补偿参数，操作简单z适合常规试验要求适合常规试验要求z自动按以下参数设置自动按以下参数设置y允差限制按允差限制按 MIL-STD-810F设置设置y前补偿幅值前补偿幅值A*0.05,后补偿幅值后补偿幅值A*0.30y补偿算法：双边优化补偿补偿算法：双边优化补偿工作模式工作模式z自动模式自动模式y按照设定的过程自动完成所有冲击过程按照设定的过程自动完成所有冲击过程y在每次冲击后可自动进行驱动调整在每次冲击后可自动进行驱动

14、调整z手动模式手动模式y随时可以切换到手动模式随时可以切换到手动模式y手动控制输出脉冲的方向、量级和数目等手动控制输出脉冲的方向、量级和数目等SRS分析分析z冲击响应谱冲击响应谱SRS分析分析y设计冲击目标时可以预测设计冲击目标时可以预测SRS结果结果y每次冲击输出后进行实测每次冲击输出后进行实测SRS分析分析实例实例1-设置目标设置目标(半正弦半正弦)实例实例2 试验结果试验结果(后峰锯齿后峰锯齿)第四部分第四部分 多台同相控制多台同相控制 双振动台相位控制 操作界面 可同时控制可同时控制2-42-4振动台幅值和相位振动台幅值和相位Loop TimeLoop Time在在5 5msms以内以内最低可控制到最低可控制到2 2HzHz，各台之间相位差在各台之间相位差在1010以内。以内。特点 第五部分第五部分 三轴控制三轴控制 操作界面 可同时控制振动三个方向的目标谱。可同时控制振动三个方向的目标谱。三个方向的目标谱可以独立设置。三个方向的目标谱可以独立设置。特点 欢迎各位专家学者的指导和交流东方振动和噪声技术研究所（COINV）地址：北京海淀上地科实大厦C座10C 电话：010-62989889传真：010-62970728网址：邮箱：谢谢各位！