一種具有零位自適應(yīng)跟蹤功能的振動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及振動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有零位自適應(yīng)跟蹤功能的振動(dòng)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]振動(dòng)試驗(yàn)是指評(píng)定產(chǎn)品在預(yù)期的使用環(huán)境中抗振能力而對(duì)受振動(dòng)的實(shí)物或模型進(jìn)行的試驗(yàn)，能夠仿真產(chǎn)品在運(yùn)輸、安裝、試驗(yàn)環(huán)境中所遭受的各種振動(dòng)環(huán)境影響。振動(dòng)試驗(yàn)最早從20世紀(jì)40年代起開(kāi)始應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，振動(dòng)試驗(yàn)已經(jīng)廣泛推廣到動(dòng)力機(jī)械、交通運(yùn)輸、建筑等眾多工業(yè)領(lǐng)域。
[0003]振動(dòng)試驗(yàn)控制系統(tǒng)主要由振動(dòng)臺(tái)、功率放大器、控制器、傳感器、試件以及夾具組成。按照激振方式來(lái)分類，振動(dòng)試驗(yàn)激振設(shè)備主要分為三類:機(jī)械式振動(dòng)臺(tái)、電液式振動(dòng)臺(tái)和電動(dòng)式振動(dòng)臺(tái)。其中，電液式振動(dòng)臺(tái)和電動(dòng)式振動(dòng)臺(tái)目前應(yīng)用廣泛。
[0004]常見(jiàn)的振動(dòng)試驗(yàn)有正弦振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)。在振動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中，不同質(zhì)量的試件使得振動(dòng)臺(tái)受到不同大小的壓力，進(jìn)而產(chǎn)生不同程度的形變，振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面基準(zhǔn)線也相應(yīng)產(chǎn)生不同程度的偏移，也就是說(shuō)振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生了零點(diǎn)偏移。
[0005]零點(diǎn)偏移會(huì)影響振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和動(dòng)態(tài)特性，試件模擬的振動(dòng)環(huán)境參數(shù)有一定的偏差，不能準(zhǔn)確的模擬試驗(yàn)環(huán)境。
[0006]零點(diǎn)偏移的存在會(huì)使得振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)不能準(zhǔn)確的模擬試驗(yàn)環(huán)境，降低振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。為了消除試件引起的振動(dòng)臺(tái)面零點(diǎn)偏移，需要對(duì)振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行零點(diǎn)補(bǔ)償，使得振動(dòng)控制系統(tǒng)具有較好的動(dòng)態(tài)特性。目前我國(guó)市場(chǎng)上的振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)中，電液式振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)一般通過(guò)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)電位器，給伺服閥施加一個(gè)偏置信號(hào)來(lái)補(bǔ)償振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的零點(diǎn)偏移。電動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)一般采用氣動(dòng)補(bǔ)償方式來(lái)調(diào)整系統(tǒng)的零位。這些零位補(bǔ)償方式都需要手工調(diào)節(jié)，能夠在一定程度上對(duì)零點(diǎn)偏移進(jìn)行補(bǔ)償，使得振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的零點(diǎn)偏移現(xiàn)象有所改善，但是在準(zhǔn)確性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、靈活性等方面性能效果一般。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明目的在于提供一種具有零位自適應(yīng)跟蹤功能的振動(dòng)控制系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中零位補(bǔ)償方式都需要手工調(diào)節(jié)，雖然能夠在一定程度上對(duì)零點(diǎn)偏移進(jìn)行補(bǔ)償，使得振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的零點(diǎn)偏移現(xiàn)象有所改善，但是在準(zhǔn)確性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、靈活性等方面性能效果一般等技術(shù)性缺陷。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0009]—種具有零位自適應(yīng)跟蹤功能的振動(dòng)控制系統(tǒng)，包括:
[0010]振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)器，將輸入信號(hào)進(jìn)行功率放大，并根據(jù)參考零位對(duì)振動(dòng)臺(tái)零位進(jìn)行自適應(yīng)跟蹤整定；
[0011]振動(dòng)臺(tái)，將振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)器輸入的電氣信號(hào)，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的機(jī)械振動(dòng)運(yùn)動(dòng)；
[0012]位移傳感器，將振動(dòng)臺(tái)的位移量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，
[0013]其中，所述振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)器輸出端連接振動(dòng)臺(tái)的控制端，位移傳感器安裝在振動(dòng)臺(tái)上，位移傳感器信號(hào)輸出端連接振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)器。
[0014]優(yōu)選地，所述振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)器包括:
[0015]求和電路單元，將輸入信號(hào)與誤差電路單元的輸出信號(hào)進(jìn)行疊加，輸出給信號(hào)調(diào)理電路單元；
[0016]信號(hào)調(diào)理電路單元，將求和電路單元的輸出進(jìn)行濾波、調(diào)理、整定，通過(guò)功率放大電路單元輸出；
[0017]零位自適應(yīng)跟蹤電路單元，對(duì)位移傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波、整定，并自動(dòng)跟蹤計(jì)算位移信號(hào)的零點(diǎn)；
[0018]誤差電路單元，將零位自適應(yīng)跟蹤電路單元輸出的零點(diǎn)與參考零位進(jìn)行減法運(yùn)算，計(jì)算出當(dāng)前振動(dòng)的零點(diǎn)與參考零位的差值；
[0019]功率放大電路單元，將輸入信號(hào)進(jìn)行功率放大，使輸出信號(hào)能夠驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行機(jī)械振動(dòng)，
[0020]其中，所述位移傳感器的輸出端連接零位自適應(yīng)跟蹤電路單元，所述零位自適應(yīng)跟蹤電路單元的輸出端連接誤差電路單元，所述誤差電路單元的輸出端連接求和電路單元，所述求和電路單元的輸出端連接信號(hào)調(diào)理電路單元，所述信號(hào)調(diào)理電路單元的輸出端連接功率放大電路單元，所述功率放大電路單元的輸出端連接振動(dòng)臺(tái)的控制端。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下有益效果:
[0022]本發(fā)明的具有零位自適應(yīng)跟蹤功能的振動(dòng)控制系統(tǒng)，采用電氣自動(dòng)控制方式來(lái)解決零點(diǎn)偏移現(xiàn)象，可以自動(dòng)調(diào)整振動(dòng)臺(tái)零點(diǎn)，自動(dòng)匹配不同試件，對(duì)比手動(dòng)調(diào)節(jié)方式，操作簡(jiǎn)單，使用靈活，穩(wěn)定可靠，同時(shí)本發(fā)明主要是采用零位自適應(yīng)跟蹤功能的振動(dòng)控制系統(tǒng)，可以自動(dòng)跟蹤并調(diào)節(jié)振動(dòng)系統(tǒng)的零點(diǎn)，從而提升了振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)的性會(huì)K。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0024]圖2為本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0025]圖中:振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)器1、求和電路單元11、信號(hào)調(diào)理電路單元12、零位自適應(yīng)跟蹤電路單元13、誤差電路單元14、功率放大電路單元15、振動(dòng)臺(tái)2、位移傳感器3。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0027]實(shí)施例一，如圖1所示，一種具有零位自適應(yīng)跟蹤功能的振動(dòng)控制系統(tǒng)，包括:
[0028]振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)器1，將輸入信號(hào)進(jìn)行功率放大，并根據(jù)參考零位對(duì)振動(dòng)臺(tái)2零位進(jìn)行自適應(yīng)跟蹤整定；
[0029]振動(dòng)臺(tái)2，將振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)器I輸入的電氣信號(hào)，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的機(jī)械振動(dòng)運(yùn)動(dòng)；
[0030]位移傳感器3，將振動(dòng)臺(tái)2的位移量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，
[0031]其中，所述振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)器I輸出端連接振動(dòng)臺(tái)2的控制端，位移傳感器3安裝在振動(dòng)臺(tái)2上，位移傳感器3信號(hào)輸出端連接振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)器I。
[0032]基于實(shí)施例一的實(shí)施例二，如圖2所示，所述振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)器包括:
[0033]求和電路單元11，將輸入信號(hào)與誤差電路單元14的輸出信號(hào)進(jìn)行疊加，輸出給信號(hào)調(diào)理電路單元12 ;
[0034]信號(hào)調(diào)理電路單元12，將求和電路單元11的輸出進(jìn)行濾波、調(diào)理、整定，通過(guò)功率放大電路單元15放大輸出；
[0035]零位自適應(yīng)跟蹤電路單元13，對(duì)位移傳感器2的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波、整定，并自動(dòng)跟蹤計(jì)算位移信號(hào)的零點(diǎn)；
[0036]誤差電路單元14，將零位自適應(yīng)跟蹤電路單元13輸出的零點(diǎn)與參考零位進(jìn)行減法運(yùn)算，計(jì)算出當(dāng)前振動(dòng)的零點(diǎn)與參考零位的差值；
[0037]功率放大電路單元15，將輸入信號(hào)進(jìn)行功率放大，使輸出信號(hào)能夠驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臺(tái)2進(jìn)行機(jī)械振動(dòng)，
[0038]其中，所述位移傳感器3的輸出端連接零位自適應(yīng)跟蹤電路單元13，所述零位自適應(yīng)跟蹤電路單元13的輸出端連接誤差電路單元14，所述誤差電路單元14的輸出端連接求和電路單元11，所述求和電路單元11的輸出端連接信號(hào)調(diào)理電路單元12，所述信號(hào)調(diào)理電路單元12的輸出端連接功率放大電路單元15，所述功率放大電路單元15的輸出端連接振動(dòng)臺(tái)2的控制端。
[0039]在上述方案中，求和電路單元11將輸入信號(hào)與誤差電路單元14的輸出信號(hào)進(jìn)行疊加，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路單元12進(jìn)行濾波調(diào)節(jié)整定，信號(hào)調(diào)理電路單元12的輸出給功率放大電路單元15進(jìn)行功率放大，驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臺(tái)2進(jìn)行機(jī)械振動(dòng)，位移傳感器3將振動(dòng)臺(tái)的位移量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳遞給零位自適應(yīng)跟蹤電路單元13，零位自適應(yīng)跟蹤電路單元13計(jì)算出位移信號(hào)的零點(diǎn)，通過(guò)誤差電路單元14與參考零位進(jìn)行減法運(yùn)算，計(jì)算出當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)的零點(diǎn)與參考零點(diǎn)的位移差值，作為求和電路單元11的一路輸入信號(hào)。
[0040]在上述方案中，能夠?qū)⒄駝?dòng)臺(tái)2的零點(diǎn)自適應(yīng)跟蹤到設(shè)定的參考零位，如果振動(dòng)臺(tái)2的零點(diǎn)小于參考零位，誤差電路單元14輸出大于0，求和電路單元11的輸出會(huì)疊加一個(gè)正電壓的偏移，從而改變功率放大電路單元15的輸出，進(jìn)而將振動(dòng)臺(tái)2的零點(diǎn)上移，實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)臺(tái)2零點(diǎn)的自適應(yīng)跟蹤閉環(huán)控制，使得振動(dòng)臺(tái)2零點(diǎn)與參考零位的位移誤差為0，如果振動(dòng)臺(tái)2的零點(diǎn)大于參考零位，誤差電路單元14輸出小于0，求和電路單元11的輸出會(huì)疊加一個(gè)負(fù)電壓的偏移，從而改變功率放大電路單元15的輸出，進(jìn)而將振動(dòng)臺(tái)2的零點(diǎn)下移，實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)臺(tái)2零點(diǎn)的自適應(yīng)跟蹤閉環(huán)控制，使得振動(dòng)臺(tái)2零點(diǎn)與參考零位的位移誤差為O。
[0041]在上述實(shí)施中，求和電路單元11、信號(hào)調(diào)理電路單元12、誤差電路單元14由高精密低功耗運(yùn)算放大器及其外圍電路組成，零位自適應(yīng)跟蹤電路單元13由運(yùn)算放大器為核心構(gòu)成的模擬調(diào)節(jié)電路組成，功率放大電路單元15由功率放大驅(qū)動(dòng)芯片、MOSFET及其外圍電路組成。
[0042]綜上本發(fā)明的結(jié)構(gòu)與原理可知，本發(fā)明的具有零位自適應(yīng)跟蹤功能的振動(dòng)控制系統(tǒng)，采用電氣自動(dòng)控制方式來(lái)解決零點(diǎn)偏移現(xiàn)象，可以自動(dòng)調(diào)整振動(dòng)臺(tái)零點(diǎn)，自動(dòng)匹配不同試件，對(duì)比手動(dòng)調(diào)節(jié)方式，操作簡(jiǎn)單，使用靈活，穩(wěn)定可靠，同時(shí)本發(fā)明主要是采用零位自適應(yīng)跟蹤功能的振動(dòng)控制系統(tǒng)，可以自動(dòng)跟蹤并調(diào)節(jié)振動(dòng)系統(tǒng)的零點(diǎn)，從而提升了振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)的性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有零位自適應(yīng)跟蹤功能的振動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)器，將輸入信號(hào)進(jìn)行功率放大，并根據(jù)參考零位對(duì)振動(dòng)臺(tái)零位進(jìn)行自適應(yīng)跟蹤整定； 振動(dòng)臺(tái)，將振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)器輸入的電氣信號(hào)，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的機(jī)械振動(dòng)運(yùn)動(dòng)； 位移傳感器，將振動(dòng)臺(tái)的位移量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)， 其中，所述振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)器輸出端連接振動(dòng)臺(tái)的控制端，位移傳感器安裝在振動(dòng)臺(tái)上，位移傳感器信號(hào)輸出端連接振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)器。2.如權(quán)利要求1所述的具有零位自適應(yīng)跟蹤功能的振動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)器包括: 求和電路單元，將輸入信號(hào)與誤差電路單元的輸出信號(hào)進(jìn)行疊加，輸出給信號(hào)調(diào)理電路單元； 信號(hào)調(diào)理電路單元，將求和電路單元的輸出進(jìn)行濾波、調(diào)理、整定，通過(guò)功率放大電路單元輸出； 零位自適應(yīng)跟蹤電路單元，對(duì)位移傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波、整定，并自動(dòng)跟蹤計(jì)算位移信號(hào)的零點(diǎn)； 誤差電路單元，將零位自適應(yīng)跟蹤電路單元輸出的零點(diǎn)與參考零位進(jìn)行減法運(yùn)算，計(jì)算出當(dāng)前振動(dòng)的零點(diǎn)與參考零位的差值； 功率放大電路單元，將輸入信號(hào)進(jìn)行功率放大，使輸出信號(hào)能夠驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行機(jī)械振動(dòng)， 其中，所述位移傳感器的輸出端連接零位自適應(yīng)跟蹤電路單元，所述零位自適應(yīng)跟蹤電路單元的輸出端連接誤差電路單元，所述誤差電路單元的輸出端連接求和電路單元，所述求和電路單元的輸出端連接信號(hào)調(diào)理電路單元，所述信號(hào)調(diào)理電路單元的輸出端連接功率放大電路單元，所述功率放大電路單元的輸出端連接振動(dòng)臺(tái)的控制端。
【專利摘要】一種具有零位自適應(yīng)跟蹤功能的振動(dòng)控制系統(tǒng)，包括：振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)器；振動(dòng)臺(tái)；位移傳感器，其中，所述振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)器輸出端連接振動(dòng)臺(tái)的控制端，位移傳感器安裝在振動(dòng)臺(tái)上，位移傳感器信號(hào)輸出端連接振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的具有零位自適應(yīng)跟蹤功能的振動(dòng)控制系統(tǒng)，采用電氣自動(dòng)控制方式來(lái)解決零點(diǎn)偏移現(xiàn)象，可以自動(dòng)調(diào)整振動(dòng)臺(tái)零點(diǎn)，自動(dòng)匹配不同試件，對(duì)比手動(dòng)調(diào)節(jié)方式，操作簡(jiǎn)單，使用靈活，穩(wěn)定可靠，同時(shí)本發(fā)明主要是采用零位自適應(yīng)跟蹤功能的振動(dòng)控制系統(tǒng)，可以自動(dòng)跟蹤并調(diào)節(jié)振動(dòng)系統(tǒng)的零點(diǎn)，從而提升了振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)的性能。
【IPC分類】G01M7/02, G05D19/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105043701
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510515636
【發(fā)明人】賀惠農(nóng), 陳斌, 趙玉剛
【申請(qǐng)人】杭州億恒科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年8月20日