一種基于ifx-lms自適應(yīng)算法的控制方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于振動(dòng)主動(dòng)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的控制方 法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 自適應(yīng)算法是根據(jù)環(huán)境的改變，采取特定算法自動(dòng)地調(diào)整下一時(shí)刻的濾波器權(quán)系 數(shù)向量，使其達(dá)到最佳濾波特性的一種算法或裝置。常用的算法是濾波型最小均方算法 (FxfiIterleast-mean-square，F(xiàn)X-LMS)。FX-LMS自適應(yīng)算法是一種搜索算法，主要是通 過調(diào)整濾波器的權(quán)系數(shù)，使濾波器的輸出信號(hào)與期望信號(hào)之間的均方誤差最小。
[0003] 然而，基于FX-LMS自適應(yīng)算法的控制方法，在基于壓電智能結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)主動(dòng)控 制時(shí)，需要精確辨識(shí)控制通道數(shù)學(xué)模型，不利于降低實(shí)際控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)難度。其原因在 于，控制通道數(shù)學(xué)模型比較復(fù)雜，復(fù)雜來源在于兩方面，一方面是由于控制通道物理結(jié)構(gòu)的 非線性特性，另一方面則是由于實(shí)際測(cè)試系統(tǒng)精度的局限性。因此在實(shí)際控制系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)， 有時(shí)很難甚至無法得到被控結(jié)構(gòu)控制通道數(shù)學(xué)模型。此外，控制通道數(shù)學(xué)模型的辨識(shí)較為 困難，且辨識(shí)結(jié)果受辨識(shí)系統(tǒng)精度的影響誤差較大，因此不利于降低實(shí)際控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的控制方法，旨在解 決基于FX-LMS自適應(yīng)算法的控制方法，在基于壓電智能結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)主動(dòng)控制時(shí)，需要精 確辨識(shí)控制通道數(shù)學(xué)模型，不利于降低實(shí)際控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)難度的問題。
[0005] 本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的控制方法，包括：
[0006] 采集當(dāng)前時(shí)刻的基體振動(dòng)參考信號(hào)，并與之前采集到的振動(dòng)參考信號(hào)構(gòu)成振動(dòng)參 考信號(hào)向量；
[0007] 將振動(dòng)參考信號(hào)向量與當(dāng)前時(shí)刻的自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù)向量進(jìn)行卷積計(jì)算，得到 當(dāng)前時(shí)刻的控制信號(hào)，輸出所述控制信號(hào)并作用于控制通道，以控制被控對(duì)象；
[0008] 根據(jù)控制通道相頻特性的相位差范圍，選擇簡(jiǎn)化的控制通道數(shù)學(xué)模型；
[0009] 將簡(jiǎn)化的控制通道數(shù)學(xué)模型與采集到的當(dāng)前時(shí)刻振動(dòng)參考信號(hào)向量進(jìn)行卷積計(jì) 算，得到濾波信號(hào)向量；
[0010] 采集當(dāng)前時(shí)刻被控對(duì)象的振動(dòng)誤差信號(hào)，并結(jié)合計(jì)算得到的濾波信號(hào)向量，計(jì)算 下一時(shí)刻的自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù)向量。
[0011] 本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的控制裝置，包 括：
[0012] 振動(dòng)參考信號(hào)向量構(gòu)成模塊，用于采集當(dāng)前時(shí)刻的基體振動(dòng)參考信號(hào)，并與之前 采集到的振動(dòng)參考信號(hào)構(gòu)成振動(dòng)參考信號(hào)向量；
[0013] 控制信號(hào)輸出模塊，用于將振動(dòng)參考信號(hào)向量與當(dāng)前時(shí)刻的自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù) 向量進(jìn)行卷積計(jì)算，得到當(dāng)前時(shí)刻的控制信號(hào)，輸出所述控制信號(hào)并作用于控制通道，以控 制被控對(duì)象；
[0014] 相位差范圍獲取模塊，用于根據(jù)控制通道相頻特性的相位差范圍，選擇簡(jiǎn)化的控 制通道數(shù)學(xué)模型；
[0015] 濾波信號(hào)向量計(jì)算模塊，用于將簡(jiǎn)化的控制通道數(shù)學(xué)模型與采集到的當(dāng)前時(shí)刻振 動(dòng)參考信號(hào)向量進(jìn)行卷積計(jì)算，得到濾波信號(hào)向量；
[0016]自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù)向量計(jì)算模塊，用于采集當(dāng)前時(shí)刻被控對(duì)象的振動(dòng)誤差信 號(hào)，并結(jié)合計(jì)算得到的濾波信號(hào)向量，計(jì)算下一時(shí)刻的自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù)向量。
[0017] 在本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)控制通道相頻特性的相位差范圍，選擇簡(jiǎn)化的控制通道 數(shù)學(xué)模型，避免了基于FX-LMS自適應(yīng)算法的控制方法，在基于壓電智能結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)主動(dòng) 控制時(shí)，需要精確辨識(shí)控制通道數(shù)學(xué)模型，不利于降低實(shí)際控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)難度的情況。從 而使得FX-LMS自適應(yīng)算法在基于壓電智能結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)主動(dòng)控制時(shí)不需要控制通道數(shù)學(xué) 模型，既簡(jiǎn)化了工程開發(fā)的過程，也增強(qiáng)了控制方法的可移植性。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的控制方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0019] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的控制方法步驟S105的實(shí) 施流程圖；
[0020] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的控制方法步驟S104的實(shí) 施流程圖；
[0021] 圖4是本發(fā)明在實(shí)施應(yīng)用中生成特征矢量的較佳的實(shí)施流程圖；
[0022] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的不同相位差時(shí)輸入信號(hào)（xr)與輸出信號(hào)（xc)的曲線 圖；
[0023]圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的一維主動(dòng)隔振平臺(tái)控制系統(tǒng)原理圖；
[0024] 圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的一維微振動(dòng)主動(dòng)隔振平臺(tái)及其控制系統(tǒng)實(shí)物圖；
[0025] 圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的FX-LMS自適應(yīng)算法的隔振效果分析曲線較佳的樣例 圖；
[0026] 圖9是本發(fā)明實(shí)施例提供的IFX-LMS自適應(yīng)算法的隔振效果分析曲線圖。
[0027] 圖10是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0029] 實(shí)施例一
[0030] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的控制方法的實(shí)現(xiàn)流程圖， 詳述如下：
[0031] 在步驟S101中，采集當(dāng)前時(shí)刻的基體振動(dòng)參考信號(hào)，并與之前采集到的振動(dòng)參考 信號(hào)構(gòu)成振動(dòng)參考信號(hào)向量；
[0032] 在步驟S102中，將振動(dòng)參考信號(hào)向量與當(dāng)前時(shí)刻的自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù)向量進(jìn) 行卷積計(jì)算，得到當(dāng)前時(shí)刻的控制信號(hào)，輸出所述控制信號(hào)并作用于控制通道，以控制被控 對(duì)象；
[0033] 其中，所述控制通道指的是：基于壓電智能結(jié)構(gòu)的主動(dòng)振動(dòng)控制中的控制通道，或 者是，基于壓電智能結(jié)構(gòu)的主動(dòng)隔振系統(tǒng)中的控制通道。
[0034] 在步驟S103中，根據(jù)控制通道相頻特性的相位差范圍，選擇簡(jiǎn)化的控制通道數(shù)學(xué) 豐旲型；
[0035] 對(duì)控制通道頻響特性曲線進(jìn)行測(cè)量，得到控制通道相頻特性的相位差，根據(jù)得到 的相位差和控制通道相頻特性的相位差范圍，選擇簡(jiǎn)化的控制通道數(shù)學(xué)模型。
[0036] 在步驟S104中，將簡(jiǎn)化的控制通道數(shù)學(xué)模型與采集到的當(dāng)前時(shí)刻振動(dòng)參考信號(hào) 向量進(jìn)行卷積計(jì)算，得到濾波信號(hào)向量；
[0037] 其中，將獲取到的期望信號(hào)和控制通道輸出信號(hào)進(jìn)行疊加，生成振動(dòng)誤差信號(hào)，或 者，將獲取到的期望信號(hào)和控制通道輸出信號(hào)進(jìn)行相減，生成振動(dòng)誤差信號(hào)。
[0038] 在步驟S105中，采集當(dāng)前時(shí)刻被控對(duì)象的振動(dòng)誤差信號(hào)，并結(jié)合計(jì)算得到的濾波 信號(hào)向量，計(jì)算下一時(shí)刻的自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù)向量。
[0039]其中，IFX-LMS自適應(yīng)算法為改進(jìn)的FX-LMS(improved FX-LMS :IFX-LMS)自適應(yīng) 算法。
[0040] 在本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)控制通道相頻特性的相位差范圍，選擇簡(jiǎn)化的控制通道 數(shù)學(xué)模型，簡(jiǎn)化了工程開發(fā)的過程，并增強(qiáng)了控制方法的可移植性。
[0041] 實(shí)施例二
[0042] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的控制方法步驟S105的實(shí) 施流程圖，詳述如下：
[0043] 在步驟S201中，根據(jù)生成振動(dòng)誤差信號(hào)的方式，調(diào)整控制通道數(shù)學(xué)模型的正負(fù) 號(hào)；
[0044] 在步驟S202中，采集當(dāng)前時(shí)刻被控對(duì)象的振動(dòng)誤差信號(hào)，并結(jié)合計(jì)算得到的濾波 信號(hào)向量、控制通道數(shù)學(xué)模型的正負(fù)號(hào)、預(yù)先建立的IFX-LMS自適應(yīng)算法權(quán)系數(shù)調(diào)整模型， 計(jì)算下一時(shí)刻的自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù)向量。
[0045] 實(shí)施例三
[0046] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的控制方法步驟S104的實(shí) 施流程圖，詳述如下：
[0047] 在步驟S301中，當(dāng)期望信號(hào)與控制通道輸出信號(hào)之間，采用疊加的方式來生成振 動(dòng)誤差信號(hào)時(shí)，調(diào)整控制通道輸出信號(hào)與輸入信號(hào)正負(fù)號(hào)相反；
[0048] 在步驟S302中，當(dāng)期望信號(hào)與控制通道輸出信號(hào)之間，采用相減的方式來生成振 動(dòng)誤差信號(hào)時(shí)，調(diào)整控制通道輸出信號(hào)與輸入信號(hào)正負(fù)號(hào)相同。
[0049] 實(shí)施例四
[0050] 建立IFX-LMS自適應(yīng)算法權(quán)系數(shù)調(diào)整模型，所述自適應(yīng)算法權(quán)系數(shù)調(diào)整模型包括 以下模型中的至少一種；
[0051] 建立IFX-LMS自適應(yīng)算法權(quán)系數(shù)調(diào)整模型，所述自適應(yīng)算法權(quán)系數(shù)調(diào)整模型包括 以下模型中的至少一種； CN105187029A 說明書 4/8 頁
[0052]
[0053]
[0054]
[0055]
[0056] 其中，ii為控制通道數(shù)學(xué)模型，n為迭代次數(shù)，k為長(zhǎng)度，u為步長(zhǎng)因子，e(n)為振 動(dòng)誤差信號(hào)，wk(n)為濾波器權(quán)系數(shù)向量，r(n)為濾波信號(hào)向量，0為控制通道相頻特性相 位差。
[0057] 在本發(fā)明實(shí)施例中，建立I