FX-LMS自適應(yīng)算法權(quán)系數(shù)調(diào)整模型，便于后續(xù)調(diào)用。
[0058] 實(shí)施例五
[0059] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的原理圖，詳述如下：
[0060] 改進(jìn)的FX-LMS自適應(yīng)算法應(yīng)用分析
[0061] 在實(shí)際應(yīng)用改進(jìn)的FX-LMS自適應(yīng)算法時(shí)，需要考慮兩方面問題，即振動(dòng)誤差信號(hào) 計(jì)算方式及控制通道相頻特性相位差允許范圍，具體分析如下：
[0062] 1、振動(dòng)誤差信號(hào)計(jì)算方式：
[0063] 當(dāng)振動(dòng)誤差信號(hào)e(n)由期望信號(hào)d(n)與控制通道輸出信號(hào)y(n)之間的疊加來 計(jì)算，則此時(shí)要求控制通道輸出信號(hào)與輸入信號(hào)正負(fù)號(hào)相反；當(dāng)采用相減來計(jì)算振動(dòng)誤差 信號(hào)e(n)時(shí)，則要求控制通道輸出信號(hào)與輸入信號(hào)正負(fù)號(hào)相同。
[0064] 2、控制通道相頻特性相位差允許范圍：
[0065] 設(shè)控制通道的輸入輸出信號(hào)分別為
[0066]
[0067] 其中，&為輸入信號(hào)；x。為輸出信號(hào)；A識(shí)為某頻率點(diǎn)處控制通道相頻特性的相位 差。
[0068] 參考圖5,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。
[0069] 當(dāng)Ar=〇〇m//s)時(shí)，Xr 與Xc 完全同向，見圖 5-a;當(dāng) 時(shí)，'與Xc 在0□ 31/2，31 口331/2區(qū)間內(nèi)反向；在31/2口 31，331/2口231區(qū)間內(nèi)同向，見圖5-b; 當(dāng)麵)二;r(/W/ .s)時(shí)，\與x。完全反向，見圖5-c。
[0070] 實(shí)際應(yīng)用中，相位差不可能正好為0或31，此時(shí)確定如下相位差范圍為IFX-LMS算 法可以應(yīng)用范圍：〇□n/4, 31 口531/4(同向），331/4口 31，731/4口231(反向），具體見 圖5所示。
[0071]而且相位差越靠近0或it，則控制效果越好。相為差在上述范圍之外，則一般宜采 用控制通道模型辨識(shí)。
[0072] 由上述兩方面所決定的控制通道數(shù)學(xué)模型％正負(fù)號(hào)的選取原則及相應(yīng)的濾波器 系數(shù)調(diào)整公式如表1所示。
[0073]
[0074] 表1在本發(fā)明實(shí)施例中，與FX-LMS自適應(yīng)算法相比較，IFX-LMS自適應(yīng)算法具有 運(yùn)算量少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，適合于嵌入式微處理器的實(shí)現(xiàn)。其最大優(yōu)點(diǎn)是不需要精確辨識(shí) 控制系統(tǒng)控制通道數(shù)學(xué)模型。這一點(diǎn)大大減小了實(shí)際控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)難度，因?yàn)榭刂仆ǖ?數(shù)學(xué)模型辨識(shí)比較復(fù)雜，有時(shí)甚至很難得到被控結(jié)構(gòu)控制通道數(shù)學(xué)模型，其中一方面是由 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，從而 導(dǎo)致控制通道數(shù)學(xué)模型辨識(shí)的復(fù)雜性。
[0075] 實(shí)施例六
[0076] 本實(shí)施例主要描述了IFX-LMS自適應(yīng)算法的相關(guān)信號(hào)說明和較佳的FX-LMS自適 應(yīng)算法流程，詳述如下：
[0077] 相關(guān)信號(hào)說明，詳述如下：
[0078] 在具體實(shí)現(xiàn)FX-LMS自適應(yīng)算法時(shí)，需要獲得以下彳目息：
[0079] (1)自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù)向量wk(n)
[0080] 采用FIR濾波器形式，根據(jù)控制噪聲帶寬的要求選用濾波器階數(shù)，一般選用32階 即可。
[0081] (2)控制通道數(shù)學(xué)模型反（程序中寫成屯形式不方便，用h代替）
[0082] 采用FIR濾波器形式，需要進(jìn)行控制通道數(shù)學(xué)模型辨識(shí)，最終轉(zhuǎn)換為FIR濾波器形 式，也可采用IIR濾波器形式。
[0083](3)參考信號(hào)向量：xw(n)(用XW(n)表不）、xh(n)(用XH(n)表不）
[0084]XW(n)用于與自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù)向量wk(n)進(jìn)行卷積計(jì)算，以獲得控制信號(hào) c(n)；
[0085]XH(n)用于與控制通道數(shù)學(xué)模型ii,進(jìn)行卷積計(jì)算，以獲得濾波信號(hào)r(n)。
[0086] ⑷濾波后信號(hào)向量r(n)，由各時(shí)刻濾波信號(hào)構(gòu)成，即r(n) = {r(n)，r(n-l)，…… ，r(n-K+2)，r(n-K+l)}T。r(n)用于進(jìn)行自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù)向量wk(n)調(diào)整。
[0087] (5)振動(dòng)誤差信號(hào)e(n)，用于自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù)wk(n)調(diào)整。
[0088]FX-LMS自適應(yīng)算法流程，詳述如下：
[0089](1)采集采集當(dāng)前時(shí)刻的基體振動(dòng)參考信號(hào)xw(n)、xh(n);
[0090] 計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的控制通道輸出信號(hào)：c (n)=wk (n) Txw (n)，并輸出該控制信號(hào)，控 制被控對(duì)象；
[0091] 采集當(dāng)前時(shí)刻振動(dòng)誤差信號(hào)：e(n);
[0092] (2)計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻濾波信號(hào)并對(duì)濾波信號(hào)向量r(n)進(jìn)行更新；
[0093](3)調(diào)整下一時(shí)刻的濾波器權(quán)系數(shù)向量wk(n+l)，wk(n+l) =wk(n)_2ye(n)r(n);
[0094] 這樣便完成了一次完整的自適應(yīng)控制過程。
[0095] 實(shí)施例七
[0096] 本實(shí)施例主要描述了IFX-LMS自適應(yīng)算法的實(shí)際應(yīng)用中的可行性和有效性，詳述 如下：
[0097] 基于壓電堆驅(qū)動(dòng)器的一維微振動(dòng)主動(dòng)隔振平臺(tái)
[0098] 基于壓電驅(qū)動(dòng)器的一維主動(dòng)隔振平臺(tái)主要由壓電堆驅(qū)動(dòng)器、加速度傳感器、自動(dòng) 控制系統(tǒng)等構(gòu)成，另外為了便于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和驗(yàn)證，還設(shè)計(jì)了一臺(tái)模擬振動(dòng)臺(tái)。
[0099] 參考圖6,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，圖6示 出了基于壓電堆驅(qū)動(dòng)器的一維微振動(dòng)主動(dòng)隔振平臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)。
[0100] 參考圖7,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。
[0101] 隔振效果測(cè)試與分析：
[0102] 基于上述隔振平臺(tái)，分別對(duì)FX-LMS自適應(yīng)算法及IFX-LMS自適應(yīng)算法的振動(dòng)控制 效果進(jìn)行測(cè)試和分析。
[0103] 在進(jìn)行隔振效果實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)，用30Hz方波信號(hào)來激勵(lì)激振器（方波信號(hào)幅值一 定），從而使隔振平臺(tái)產(chǎn)生相同振動(dòng)狀態(tài)。在相同振動(dòng)狀態(tài)下，分別對(duì)FX-LMS及IFX-LMS自 適應(yīng)算法的主動(dòng)隔振效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，最后通過對(duì)時(shí)域和頻域振動(dòng)信號(hào)的分析來評(píng)估它 們的隔振效果。
[0104] 參考圖8,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；
[0105]圖8-1是受控前隔振臺(tái)頂部振動(dòng)加速度信號(hào)時(shí)域曲線較佳的樣例圖；
[0106]圖8-2是受控后隔振臺(tái)頂部振動(dòng)加速度信號(hào)時(shí)域曲線較佳的樣例圖；
[0107]圖8-3是受控前隔振臺(tái)頂部振動(dòng)加速度信號(hào)頻域曲線較佳的樣例圖；
[0108]圖8-4是受控后隔振臺(tái)頂部振動(dòng)加速度信號(hào)頻域曲線較佳的樣例圖；
[0109]圖8-5是受控前后隔振臺(tái)頂部振動(dòng)加速度信號(hào)功率譜曲線較佳的樣例圖。
[0110] 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；
[0111] 圖9-1是受控前隔振臺(tái)頂部振動(dòng)加速度信號(hào)時(shí)域曲線圖；
[0112] 圖9-2是受控后隔振臺(tái)頂部振動(dòng)加速度信號(hào)時(shí)域曲線圖；
[0113] 圖9-3是受控前隔振臺(tái)頂部振動(dòng)加速度信號(hào)頻域曲線圖；
[0114] 圖9-4是受控后隔振臺(tái)頂部振動(dòng)加速度信號(hào)頻域曲線圖；
[0115] 圖9-5是受控前后隔振臺(tái)頂部振動(dòng)加速度信號(hào)功率譜曲線圖。
[0116] 其中，方波激勵(lì)信號(hào)/30Hz，由上述各曲線圖同樣可以看出，當(dāng)進(jìn)行主動(dòng)隔振時(shí)，基 于SFX-LMS自適應(yīng)算法的主動(dòng)控制系統(tǒng)在0~500Hz頻率范圍內(nèi)均具有良好的主動(dòng)控制效 果，其功率譜平均下降15~40dB，即對(duì)低頻寬帶隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)具有良好的主動(dòng)控制作用， 且比基于FX-LMS自適應(yīng)算法的主動(dòng)控制系統(tǒng)具有更高的穩(wěn)定性，控制效果也比其明顯。
[0117] 由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其分析可以得出：基于FX-LMS自適應(yīng)算法的一維主動(dòng)隔振平 臺(tái)控制系統(tǒng)和基于SFX-LMS自適應(yīng)算法的一維主動(dòng)隔振平臺(tái)控制系統(tǒng)均具有良好的主動(dòng) 隔振效果；基于SFX-LMS自適應(yīng)算法的一維主動(dòng)隔振平臺(tái)控制系統(tǒng)比基于FX-LMS自適應(yīng)算 法的一維主動(dòng)隔振平臺(tái)控制系統(tǒng)具有更好的隔振效果，且穩(wěn)定性與魯棒性均比FX-LMS自 適應(yīng)算法強(qiáng)，從而說明了SFX-LMS自適應(yīng)控制方法的有效性和實(shí)用性。
[0118] 實(shí)施例八
[0119]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，該 基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的控制裝置可以運(yùn)行于壓電智能結(jié)構(gòu)中。為了便于說明，僅示出 了與本實(shí)施例相關(guān)的部分。
[0120] 參照?qǐng)D10,該基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的控制裝置，包括：
[0121] 振動(dòng)參考信號(hào)向量構(gòu)成模塊101，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；
[0122] 控制信號(hào)輸出模塊102,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；
[0123] 相位差范圍