CN112985727A - 一种线振动台的控制方法、控制***、介质和设备 - Google Patents
一种线振动台的控制方法、控制***、介质和设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112985727A CN112985727A CN202110421966.2A CN202110421966A CN112985727A CN 112985727 A CN112985727 A CN 112985727A CN 202110421966 A CN202110421966 A CN 202110421966A CN 112985727 A CN112985727 A CN 112985727A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- air
- control information
- vibration
- double
- gap motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 53
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 49
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 36
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 24
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 15
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 12
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 18
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 7
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
- G01M7/02—Vibration-testing by means of a shake table
- G01M7/022—Vibration control arrangements, e.g. for generating random vibrations
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Control Of Linear Motors (AREA)
Abstract
本发明提供一种线振动台的控制方法、控制***、介质和设备，该方法包括：控制向静压气浮支撑***提供压缩空气，使得所述静压气浮支撑***中的所有气足浮起以控制双气隙电机的动子仅沿Z轴进行无阻尼直线运动；发送数据采集控制指令至测频***，以控制所述测频***对所述双气隙电机的振动位移和振动频率进行数据采集；接收所述测频***反馈的所述双气隙电机的振动位移和振动频率；根据所述双气隙电机的振动位移与振动频率，生成控制信息；发送所述控制信息发送到PWM驱动***，以使得所述PWM驱动***根据所述控制信息驱动所述双气隙电机进行线性振动运动。该控制方法使得线振动台能支持动子进行高加速度高精度线振动运动，伺服控制精度较高。
Description
技术领域
本发明涉及仿真测试技术领域，尤其涉及一种线振动台的控制方法、控制***、介质和设备。
背景技术
线性振动台是一种惯性测试设备，用于惯性仪表在过载情况下的非线性误差系数和高次项误差系数的标定与补偿。
现有技术中论文“电磁永磁直驱振动台测试与控制研究”（上海交通大学硕士毕业论文，谢宝莹，2018年5月）针对新型电磁永磁直驱振动台，制定了一套测试指标与方法，包括额定参数测试与输出性能测试。针对5 Hz以下低频位移输出，测试了台面幅值均匀度、波形失真度与动态磁滞特性等指标；针对振动台内部非线性引起的倍频问题，设计了基于Fx-LMS 算法的自适应逆控制器，实验验证了控制器对位移、加速度、力信号的波形跟踪性能，结果显示，该算法可有效跟踪振动台1Hz以上频率段的正弦输出波形；针对振动台低频段磁滞非线性引起的波形失真问题，应用磁滞非线性分解方法进行解决，避免了磁滞建模的复杂过程。
发明人在实现本发明的过程中发现，现有的线性振动台伺服控制精度不高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种线振动台，能支持动子进行高加速度高精度线振动运动，且能对线振动台实现自动化控制，实现较高的伺服控制精度。
第一方面，提供一种线振动台的控制方法，所述方法包括：
控制向静压气浮支撑***提供压缩空气，使得所述静压气浮支撑***中的所有气足浮起以控制双气隙电机的动子仅沿Z轴进行无阻尼直线运动；
发送数据采集控制指令至测频***，以控制所述测频***对所述双气隙电机的振动位移和振动频率进行数据采集；
接收所述测频***反馈的所述双气隙电机的振动位移和振动频率；
根据所述双气隙电机的振动位移与振动频率，生成控制信息；
发送所述控制信息发送到PWM驱动***，以使得所述PWM驱动***根据所述控制信息驱动所述双气隙电机进行线性振动运动。
在一些可能的实施方式中，所述的根据所述双气隙电机的振动位移与振动频率，生成控制信息，可以包括：
根据所述双气隙电机的振动位移与振动频率，生成初步的控制信息；采用误差估计补偿的方式对所述初步的控制信息进行调整，生成调整后的控制信息；
所述的发送所述控制信息发送到PWM驱动***，以使得所述PWM驱动***根据所述控制信息驱动所述双气隙电机运动，包括：
发送所述调整后的控制信息发送到PWM驱动***，以使得所述PWM驱动***根据所述调整后的控制信息驱动所述双气隙电机运动。
在一些可能的实施方式中，所述的采用误差估计补偿的方式对所述控制信息进行调整，生成调整后的控制信息，可以包括：
采用零相位跟踪误差控制算法对所述初步的控制信息进行调整，生成调整后的控制信息。
在一些可能的实施方式中，所述的接收所述测频***反馈的所述双气隙电机的振动位移和振动频率，可以包括：
接收所述测频***反馈的所述双气隙电机在多个数据采集周期内的振动频率和振动幅值。
第二方面，提供一种线振动台的控制***，所述***包括：
气浮控制模块，用于控制向静压气浮支撑***提供压缩空气，使得所述静压气浮支撑***中的所有气足浮起以控制双气隙电机的动子仅沿Z轴进行无阻尼直线运动；
数据采集控制模块，用于发送数据采集控制指令至测频***，以控制所述测频***对所述双气隙电机的振动位移和振动频率进行数据采集；
接收模块，用于接收所述测频***反馈的所述双气隙电机的振动位移和振动频率；
控制信息生成模块，用于根据所述双气隙电机的振动位移与振动频率，生成控制信息；
驱动控制模块，用于发送所述控制信息发送到PWM驱动***，以使得所述PWM驱动***根据所述控制信息驱动所述双气隙电机进行线性振动运动。
在一些可能的实施方式中，所述控制信息生成模块，用于根据所述双气隙电机的振动位移与振动频率，生成初步的控制信息；采用误差估计补偿的方式对所述初步的控制信息进行调整，生成调整后的控制信息；
所述驱动控制模块，用于发送所述调整后的控制信息发送到PWM驱动***，以使得所述PWM驱动***根据所述调整后的控制信息驱动所述双气隙电机运动。
在一些可能的实施方式中，所述控制信息生成模块具体用于采用零相位跟踪误差控制算法对所述初步的控制信息进行调整，生成调整后的控制信息。
在一些可能的实施方式中，所述接收模块具体用于接收所述测频***反馈的所述双气隙电机在多个数据采集周期内的振动频率和振动幅值。
第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的任意一种线振动台的控制方法。
第四方面，提供一种计算机设备，其包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如上所述的任意一种线振动台的控制方法。
进一步地，所述静压气浮支撑***包括三组对称静压气足；其中一组对称静压气足设置在所述双气隙电机***的动子的X轴方向上，用于限制所述动子在X轴方向上的寄生转动；其余两组对称静压气足分别设置在所述动子两端的Y轴方向上，用于限制所述动子在Y轴方向上的寄生转动，从而所述动子可沿Z轴进行无寄生转动的无阻尼直线运动。
进一步地，管控***包括依次连接的上位机和RTX实时控制***，其
中，所述RTX实时控制***包括零相位误差跟踪控制器，所述零相位误差跟踪控制器用于采用误差估计补偿的方式来对所述RTX实时控制***的参数进行调整。
进一步地，所述双气隙电机***包括双气隙电机和测频***，所述测频***用于采样所述双气隙电机的振动位移和振动频率，并将所述双气隙电机的振动位移和振动频率发送至所述RTX实时控制***。
进一步地，所述PWM驱动***为单相H桥拓扑逆变PWM驱动***。
进一步地，所述PWM驱动***包括电机驱动器。
进一步地，所述电机驱动器输入 380V 三相交流电源，输出为单相电电流给所述双气隙电机。
进一步地，所述电机驱动器对单相电电流对应的电流环采用无静差跟踪的PI控制闭环***。
进一步地，所述电机驱动器的功率模块和驱动模块之间设置光耦隔离模块。
进一步地，所述三组对称静压气足的下表面与所述定子之间生成2.5微米的气膜。
进一步地，所述测频***采用雷尼绍VONiC增量式直线光栅测频***。
本发明实施例中控制***根据双气隙电机的振动位移和振动频率，生成控制信息，并将该控制信息发送给PWM驱动***，PWM驱动***驱动双气隙电机运动，双气隙电机带动静压气浮支撑***运行，通过静压气浮支撑***的三组气足的限制支持动子进行高加速度高精度线振动运动，同时通过采样双气隙电机的振动位移和振动频率，实现线振动台高加速度精度测量，从而对线振动台实现自动化控制，实现较高的伺服控制精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的一种线振动台的控制方法的流程图；
图2是本发明实施例的一种线振动台的控制***的功能框图；
图3为本发明实施例提供的一种线振动台的结构框图。
图4为本发明实施例提供的一种线振动台的结构示意图。
图5为本发明实施例提供的一种线振动台的结构示意俯视图。
图6为本发明实施例提供的一种线振动台中的静压气浮支撑***结构示意图，为方便理解，图中示出了动子。
图7为本发明实施例提供的一种线振动台的动子结构示意图。
图8为本发明实施例提供的一种线振动台中零相位误差跟踪控制器的工作原理示意图；
图9为本发明实施例提供的一种计算机可读存储介质的功能框图；
图10为本发明实施例提供的一种计算机设备的功能框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合；并且，基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
图1是本发明实施例的一种线振动台的控制方法的流程图。如图1所示，该方法包括如下步骤：
S110：控制向静压气浮支撑***提供压缩空气，使得静压气浮支撑***中的所有气足浮起以控制双气隙电机的动子仅沿Z轴进行无阻尼直线运动；
S120：发送数据采集控制指令至测频***，以控制测频***对双气隙电机的振动位移和振动频率进行数据采集；
S130：接收测频***反馈的双气隙电机的振动位移和振动频率；
S140：根据双气隙电机的振动位移与振动频率，生成控制信息；
S150：发送控制信息发送到PWM驱动***，以使得PWM驱动***根据控制信息驱动双气隙电机进行线性振动运动。
可选地，步骤S140中的根据双气隙电机的振动位移与振动频率，生成控制信息，可以包括：根据双气隙电机的振动位移与振动频率，生成初步的控制信息；采用误差估计补偿的方式对初步的控制信息进行调整，生成调整后的控制信息；
步骤S150中发送控制信息发送到PWM驱动***，以使得PWM驱动***根据控制信息驱动双气隙电机运动，可以包括：发送调整后的控制信息发送到PWM驱动***，以使得PWM驱动***根据调整后的控制信息驱动双气隙电机运动。
在一些可能的实施例中，上述的采用误差估计补偿的方式对控制信息进行调整，生成调整后的控制信息，可以包括：
采用零相位跟踪误差控制算法对初步的控制信息进行调整，生成调整后的控制信息。
在一些可能的实施例中，PWM是脉宽调制，通过输出不同的占空比，从而将直流电压转换成不同电压值的模拟信号。在电机控制中，电压越大，电机转速越快，而通过PWM输出不同的模拟电压，便可以使电机达到不同的输出转速。本发明实施例通过PWM脉宽调制器（即PWM驱动***）给该双气隙电机提供一个具有一定频率的脉冲宽度可调的脉冲电。脉冲宽度越大即占空比越大，提供给双气隙电机的平均电压越大，双气隙电机转速就高。反之脉冲宽度越小，则占空比越小，提供给双气隙电机的平均电压越小，双气隙电机转速就低。上述控制信息与PWM脉宽调制输出的占空比相关联。
在一些可能的实施例中，步骤S130中的接收测频***反馈的双气隙电机的振动位移和振动频率，可以包括：
接收测频***反馈的双气隙电机在多个数据采集周期内的振动频率和振动幅值。
上述方法能够对线振动台进行自动化控制，实现较高的伺服控制精度。
图2是本发明实施例的一种线振动台的控制***的功能框图。如图2所示，该控制***或控制器200包括：
气浮控制模块210，用于控制向静压气浮支撑***提供压缩空气，使得静压气浮支撑***中的所有气足浮起以控制双气隙电机的动子仅沿Z轴进行无阻尼直线运动；
数据采集控制模块220，用于发送数据采集控制指令至测频***，以控制测频***对双气隙电机的振动位移和振动频率进行数据采集；
接收模块230，用于接收测频***反馈的双气隙电机的振动位移和振动频率；
控制信息生成模块240，用于根据双气隙电机的振动位移与振动频率，生成控制信息；
驱动控制模块250，用于发送控制信息发送到PWM驱动***，以使得PWM驱动***根据控制信息驱动双气隙电机进行线性振动运动。
在一些可能的实施例中，控制信息生成模块240，用于根据双气隙电机的振动位移与振动频率，生成初步的控制信息；采用误差估计补偿的方式对初步的控制信息进行调整，生成调整后的控制信息；
驱动控制模块250，用于发送调整后的控制信息发送到PWM驱动***，以使得PWM驱动***根据调整后的控制信息驱动双气隙电机运动。
在一些可能的实施例中，控制信息生成模块240具体可用于采用零相位跟踪误差控制算法对初步的控制信息进行调整，生成调整后的控制信息。
在一些可能的实施例中，接收模块230具体用于接收测频***反馈的双气隙电机在多个数据采集周期内的振动频率和振动幅值。
图3为本发明实施例提供的一种线振动台的结构框图。具体如图3所示，线振动台包括：依次连接的管控***（即图3及下述的综合管控***）、PWM驱动***（即图3及下述的单相H桥拓扑逆变PWM驱动***）、双气隙电机***（即图3及下述的双气隙可拼接串联电机***）以及静压气浮支撑***（即图3及下述的对称多向静压气浮支撑***）。
其中，管控***还与双气隙电机***连接，用于接收输入的控制指令以及双气隙电机***的振动位移和振动频率，并根据控制指令以及双气隙电机***的振动位移与振动频率生成控制信息。PWM驱动***用于根据控制信息驱动双气隙电机***运动，进而带动静压气浮支撑***运行。
图4及图5为图3所示线振动台的结构示意图，其中，图3的双气隙电机定子A和双气隙电机定子B分别对应图4及图5中的定子1以及定子3，图1中的动子即为图4及图5的动子2，图3中的静压气浮支撑***即为图4及图5的静压气浮支撑***4。
具体如图6及图7所示，静压气浮支撑***包括三组对称静压气足；其中一组对称静压气足（如图6所示的气足C、D）设置在双气隙电机***的动子的X轴方向上，用于限制动子在X轴方向上的寄生转动；其余两组对称静压气足（如图6所示的气足A、B、E、F）分别设置在动子两端的Y轴方向上，用于限制动子在Y轴方向上的寄生转动，从而动子可沿Z轴进行无寄生转动的无阻尼直线运动。与传统线振动台的机械结构相比，支持动子2进行高加速度高精度线振动运动。气足是一种基于气悬浮技术的特殊气浮轴承，气足依靠压缩空气在气浮球轴承和球套之间形成气膜，实现近似无摩擦的运动。优选地，各气足下表面与定子之间生成2.5微米的气膜，以消除对应方向上的摩擦阻尼。
优选地，双气隙可拼接串联电机***包括双气隙电机和测频***。其中，双气隙电机由一个动子实现了相当于两个电机的推力、再经过拼接串联来提高电机推力。双气隙结构的一台电机有2个定子，双气隙电机定子A和双气隙电机定子B，计算时考虑其中一半即1个定子即可，因此相当于变成了两台电机，而动子只有一个，这样相对于两个电机，动子质量少了一半，而且由于没有了通常电机的磁扼，减少了电机损耗，效率也提高了，功质比提高了至少两倍。
测频***用于振动位移和振动频率的高精度、高速采样。同时测量振动位移和振动频率，一方面振动位移的位置数据用于振动台伺服控制，另一方面每个周期的振动频率和振动幅值即最大振动位移，将用于计算振动加速度的精度，这样既可以标定线振动台自身精度，也可以在加速度计测试时，作为每周期的加速度计真实输入用于测试与补偿（每周的瞬时加速度）。从而实现振动台的加速度的跟踪。具体地，测频***可以采用雷尼绍VONiC增量式直线光栅测频***。
通过采用双气隙电机，减少了电机损耗，提高了效率，功质比提高了至少两倍；并且配备了测频***，可以标定振动台自身精度，也可以在加速度计测试时，作为每周期的加速度计真实输入用于测试与补偿。
优选地，PWM驱动***可以为单相H桥拓扑逆变PWM驱动***，包括电机驱动器。为了保证控制精度，采用单相电机，且设计成在要求行程范围内无换向。既取消了直流电机的换向器影响，又排除了无刷直流机换相影响及交流电机矢量控制的难度。减少了谐波毛刺大大提高了抗电磁干扰能力。电机驱动器输入 380V 三相交流电源，输出为单相电给电机，由通过不控整流方式得到直流母线电压，采用单相 H 桥拓扑结构逆变，双极性PWM 调制，得到要求的交流正弦电流。因为进入电机的单相电电流直接就是交轴电流，而交轴电流和推力是线性关系，所以本***具有高线性度、高加速度的优点。为保证高精度指标对电流环采用了无静差跟踪的PI控制闭环***。功率部分和驱动部分采用了光耦隔离提高抗电磁干扰能力。
单相直线电机的突出优点：
1）电磁兼容性好，由于在振动行程范围内无换向，避免了谐波毛刺，极大的提高了抗电磁干扰能力。
2）具有良好的线性控制特性，相对于矢量控制，采用单相H桥拓扑结构逆变，双极性PWM调制，得到要求的交流正弦电流，因为进入电机的单相电流直接就是交轴电流，而交轴电流和推力是线性关系，所以***具有很高的线性度，这对于失真度要求非常高的线振动，良好线性控制特性是极其重要的，可以提高控制精度，降低正弦波形的畸变，为线振动控制***设计打下了非常好的基础。
综合管控***用于保证线振动台在高动态下的伺服跟踪精度，同时提供友好的上位机操作界面。优选地，综合管控***可以包括上位机（提供友好的上位机操作界面）和RTX实时控制***（用于伺服跟踪精度），其中，为了保证控制***的实时性，使用基于RTX的实时***方案，RTX是InterverZero公司开发的Windows平台的硬实时***，具有优秀的实时控制性能，高效的可扩展性及稳定性，是迄今为止在Windows平台上最优秀的基于软件的硬实时解决方案，RTX 提供了对IRQ、I/O、内存的精确控制，以确保实时任务执行时的高可靠性。RTX支持30KHz的持续中断触发频率，平均中断延迟小于1us。采用RTX平台的优点就是既能保证伺服控制的实时性，同时在人机交互和数据采集，***调试方面更方便灵活。
考虑到实际线振动台控制***参数无法精确获得，若***再受到一些干扰，则传递函数的零点和极点就会受到影响，那么传统方法设计出来的控制器，就无法做到零极点的完全对消，这样就会使***的跟踪性能减弱。为此，应用改进型零相位误差跟踪控制器，基于闭环控制的思想，采用了一种误差估计补偿的方式来对***进行改善，将跟踪误差作为零相位误差跟踪控制器的输入信号进行补偿，零相位误差跟踪控制器的原理框图如图8所示。
其中，
为信号估计器；
分别是***的实时跟踪误差、估计误差和经过补偿之后的跟踪误差；
为一个信号周期内信号的采样点个数；
为存储单元。由于跟踪误差为周期信号，为了获得未来
时刻的误差值，即实现
，可以将前一个周期之后的
时刻的误差作为未来值。
关于零相位跟踪误差控制算法可以参考论文“采用误差估计补偿的改进型零相位误差跟踪控制”(沈阳工业大学学报，孙宜标；李萍；刘春芳)，关于零相位跟踪误差控制算法在线振动台的应用，可以参照论文“线振动台的控制算法研究”（哈尔滨工业大学硕士毕业论文，张福明，2019年6月），在此不再赘述。
用上述思想设计的改进型零相位误差跟踪控制器能较好的解决参数不确定性和设计偏差造成的影响，具有良好的鲁棒性，适合工程开发和应用，为了进行验证对上述改进型零相位误差跟踪控制器进行仿真调试***，在输入信号频率为50Hz时，其跟踪误差以及失真度情况如下表1所示，其中跟踪误差的大小为***稳定工作后的跟踪误差。
表1 跟踪误差以及失真度情况表
上述高加速度高精度线振动台的工作过程为：用户在上位机发出控制指令，RTX实时控制***接收测频***的反馈信号，将控制信息发送给单相H桥拓扑逆变PWM驱动***，驱动电机运动。采用对称多向静压气浮支撑***，与传统线振动台的机械结构相比，支持动子进行高加速度高精度线振动运动，跟踪高加速度信号。
本实施例用户在上位机发出控制指令传递给RTX实时控制***，测频***采样双气隙电机的振动位移和振动频率，RTX实时控制***接收测频***的反馈信号，RTX实时控制***将控制信息发送给单相H桥拓扑逆变PWM驱动***，单相H桥拓扑逆变PWM驱动***驱动双气隙电机运动，双气隙电机带动对称多向静压气浮支撑***运行；支持动子进行高加速度高精度线振动运动，采用改进型零相位误差跟踪控制器，能较好的解决参数不确定性和设计偏差造成的影响，具有良好的鲁棒性，适合工程开发和应用；同时通过采样双气隙电机的振动位移和振动频率，实现线振动台高加速度和高精度测量，从而实现高加速度的跟踪。
如图9所示，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任意一种线振动台的控制方法的各步骤。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。当然，还有其他方式的可读存储介质，例如量子存储器、石墨烯存储器等等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图10所示，包括一个或多个处理器301、通信接口302、 存储器303和通信总线304，其中，处理器301，通信接口302，存储器303通过通信总线304完成相互间的通信。
存储器303，用于存放计算机程序；
处理器301，用于执行存储器303上所存放的程序时，实现如下步骤：
控制向静压气浮支撑***提供压缩空气，使得所述静压气浮支撑***中的所有气足浮起以控制双气隙电机的动子仅沿Z轴进行无阻尼直线运动；
发送数据采集控制指令至测频***，以控制所述测频***对所述双气隙电机的振动位移和振动频率进行数据采集；
接收所述测频***反馈的所述双气隙电机的振动位移和振动频率；
根据所述双气隙电机的振动位移与振动频率，生成控制信息；
发送所述控制信息发送到PWM驱动***，以使得所述PWM驱动***根据所述控制信息驱动所述双气隙电机进行线性振动运动。
一种可能的设计中，处理器301执行的处理中，所述的根据所述双气隙电机的振动位移与振动频率，生成控制信息，包括：根据所述双气隙电机的振动位移与振动频率，生成初步的控制信息；采用误差估计补偿的方式对所述初步的控制信息进行调整，生成调整后的控制信息；所述的发送所述控制信息发送到PWM驱动***，以使得所述PWM驱动***根据所述控制信息驱动所述双气隙电机运动，包括：发送所述调整后的控制信息发送到PWM驱动***，以使得所述PWM驱动***根据所述调整后的控制信息驱动所述双气隙电机运动。
一种可能的设计中，处理器301执行的处理中，所述的采用误差估计补偿的方式对所述控制信息进行调整，生成调整后的控制信息，包括：采用零相位跟踪误差控制算法对所述初步的控制信息进行调整，生成调整后的控制信息。
一种可能的设计中，处理器301执行的处理中，所述的接收所述测频***反馈的所述双气隙电机的振动位移和振动频率，包括：
接收所述测频***反馈的所述双气隙电机在多个数据采集周期内的振动频率和振动幅值。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
总线304包括硬件、软件或两者，用于将上述部件彼此耦接在一起。举例来说，总线可包括加速图形端口（AGP）或其他图形总线、增强工业标准架构（EISA）总线、前端总线（FSB）、超传输（HT）互连、工业标准架构（ISA）总线、无限带宽互连、低引脚数（LPC）总线、存储器总线、微信道架构（MCA）总线、***组件互连（PCI）总线、PCI-Express（PCI-X）总线、串行高级技术附件（SATA）总线、视频电子标准协会局部（VLB）总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线可包括一个或多个总线。尽管本发明实施例描述和示出了特定的总线，但本发明考虑任何合适的总线或互连。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
存储器303可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器303可包括硬盘驱动器（Hard Disk Drive，HDD）、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器303可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在特定实施例中，存储器303是非易失性固态存储器。在特定实施例中，存储器303包括只读存储器（ROM）。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM（PROM）、可擦除PROM（EPROM）、电可擦除PROM（EEPROM）、电可改写ROM（EAROM）或闪存或者两个或更多个以上这些的组合。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
上述实施例阐明的***、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、车载人机交互设备、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
虽然本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（***）、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、电子设备及可读存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种线振动台的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
控制向静压气浮支撑***提供压缩空气，使得所述静压气浮支撑***中的所有气足浮起以控制双气隙电机的动子仅沿Z轴进行无阻尼直线运动；
发送数据采集控制指令至测频***，以控制所述测频***对所述双气隙电机的振动位移和振动频率进行数据采集；
接收所述测频***反馈的所述双气隙电机的振动位移和振动频率；
根据所述双气隙电机的振动位移与振动频率，生成控制信息；
发送所述控制信息发送到PWM驱动***，以使得所述PWM驱动***根据所述控制信息驱动所述双气隙电机进行线性振动运动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据所述双气隙电机的振动位移与振动频率，生成控制信息，包括：
根据所述双气隙电机的振动位移与振动频率，生成初步的控制信息；采用误差估计补偿的方式对所述初步的控制信息进行调整，生成调整后的控制信息；
所述的发送所述控制信息发送到PWM驱动***，以使得所述PWM驱动***根据所述控制信息驱动所述双气隙电机运动，包括：
发送所述调整后的控制信息发送到PWM驱动***，以使得所述PWM驱动***根据所述调整后的控制信息驱动所述双气隙电机运动。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的采用误差估计补偿的方式对所述控制信息进行调整，生成调整后的控制信息，包括：
采用零相位跟踪误差控制算法对所述初步的控制信息进行调整，生成调整后的控制信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的接收所述测频***反馈的所述双气隙电机的振动位移和振动频率，包括：
接收所述测频***反馈的所述双气隙电机在多个数据采集周期内的振动频率和振动幅值。
5.一种线振动台的控制***，其特征在于，所述***包括：
气浮控制模块，用于控制向静压气浮支撑***提供压缩空气，使得所述静压气浮支撑***中的所有气足浮起以控制双气隙电机的动子仅沿Z轴进行无阻尼直线运动；
数据采集控制模块，用于发送数据采集控制指令至测频***，以控制所述测频***对所述双气隙电机的振动位移和振动频率进行数据采集；
接收模块，用于接收所述测频***反馈的所述双气隙电机的振动位移和振动频率；
控制信息生成模块，用于根据所述双气隙电机的振动位移与振动频率，生成控制信息；
驱动控制模块，用于发送所述控制信息发送到PWM驱动***，以使得所述PWM驱动***根据所述控制信息驱动所述双气隙电机进行线性振动运动。
6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述控制信息生成模块，用于根据所述双气隙电机的振动位移与振动频率，生成初步的控制信息；采用误差估计补偿的方式对所述初步的控制信息进行调整，生成调整后的控制信息；
所述驱动控制模块，用于发送所述调整后的控制信息发送到PWM驱动***，以使得所述PWM驱动***根据所述调整后的控制信息驱动所述双气隙电机运动。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述控制信息生成模块具体用于采用零相位跟踪误差控制算法对所述初步的控制信息进行调整，生成调整后的控制信息。
8.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述接收模块具体用于接收所述测频***反馈的所述双气隙电机在多个数据采集周期内的振动频率和振动幅值。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任意一项所述的线振动台的控制方法。
10.一种计算机设备，其特征在于，其包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-4中任一所述的线振动台的控制方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110421966.2A CN112985727A (zh) | 2021-04-20 | 2021-04-20 | 一种线振动台的控制方法、控制***、介质和设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110421966.2A CN112985727A (zh) | 2021-04-20 | 2021-04-20 | 一种线振动台的控制方法、控制***、介质和设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112985727A true CN112985727A (zh) | 2021-06-18 |
Family
ID=76341208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110421966.2A Pending CN112985727A (zh) | 2021-04-20 | 2021-04-20 | 一种线振动台的控制方法、控制***、介质和设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112985727A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113726226A (zh) * | 2021-08-03 | 2021-11-30 | 九江精密测试技术研究所 | 一种组合转台的联合控制*** |
| CN114623923A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-06-14 | 浙江运达风电股份有限公司 | 一种风电机组塔顶低频振动传感器的校验测试***及方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120019961A1 (en) * | 2010-07-26 | 2012-01-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of seek trajectory generation for better tracking and faster settling in hard disk drives |
| CN102710058A (zh) * | 2012-06-25 | 2012-10-03 | 钟祥市新宇机电制造有限公司 | 双转子椭圆振动三相异步振动电机 |
| CN103277644A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-09-04 | 哈尔滨工业大学 | 多轴支撑气浮平台 |
| CN103592824A (zh) * | 2013-11-29 | 2014-02-19 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种二自由度高精度大行程气浮工件台 |
| CN105227035A (zh) * | 2015-10-27 | 2016-01-06 | 东南大学 | 一种永磁直线电机控制方法 |
| CN112629564A (zh) * | 2021-01-06 | 2021-04-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种高加速度高精度线振动台 |
-
2021
- 2021-04-20 CN CN202110421966.2A patent/CN112985727A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120019961A1 (en) * | 2010-07-26 | 2012-01-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of seek trajectory generation for better tracking and faster settling in hard disk drives |
| CN102710058A (zh) * | 2012-06-25 | 2012-10-03 | 钟祥市新宇机电制造有限公司 | 双转子椭圆振动三相异步振动电机 |
| CN103277644A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-09-04 | 哈尔滨工业大学 | 多轴支撑气浮平台 |
| CN103592824A (zh) * | 2013-11-29 | 2014-02-19 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种二自由度高精度大行程气浮工件台 |
| CN105227035A (zh) * | 2015-10-27 | 2016-01-06 | 东南大学 | 一种永磁直线电机控制方法 |
| CN112629564A (zh) * | 2021-01-06 | 2021-04-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种高加速度高精度线振动台 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 孙宜标等: "采用误差估计补偿的改进型零相位误差跟踪控制", 《沈阳工业大学学报》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113726226A (zh) * | 2021-08-03 | 2021-11-30 | 九江精密测试技术研究所 | 一种组合转台的联合控制*** |
| CN113726226B (zh) * | 2021-08-03 | 2024-05-17 | 九江精密测试技术研究所 | 一种组合转台的联合控制*** |
| CN114623923A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-06-14 | 浙江运达风电股份有限公司 | 一种风电机组塔顶低频振动传感器的校验测试***及方法 |
| CN114623923B (zh) * | 2021-12-21 | 2023-09-01 | 浙江运达风电股份有限公司 | 一种风电机组塔顶低频振动传感器的校验测试***及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Discrete-time low-frequency-ratio synchronous-frame full-order observer for position sensorless IPMSM drives | |
| Kim et al. | New approach for high-performance PMSM drives without rotational position sensors | |
| Hu et al. | New integration algorithms for estimating motor flux over a wide speed range | |
| CN103185839B (zh) | 永磁电机电感参数测量装置及其方法 | |
| Jung et al. | Diminution of current-measurement error for vector-controlled AC motor drives | |
| CN107943121B (zh) | 一种考虑非线性特性的永磁同步电动机模拟器及其控制方法 | |
| JP2009268267A (ja) | モータ制御装置及び発電機制御装置 | |
| CN112985727A (zh) | 一种线振动台的控制方法、控制***、介质和设备 | |
| CN104579042A (zh) | 永磁同步电机的控制***及其力矩波动抑制方法 | |
| JP2009268268A (ja) | モータ制御装置及び発電機制御装置 | |
| CN112629564B (zh) | 一种高加速度高精度线振动台 | |
| JPS59501571A (ja) | 改良形誘導電動機制御装置 | |
| CN114499334A (zh) | 一种永磁三相交流电机及其负载的模拟装置及控制方法 | |
| Inagaki et al. | Effect of harmonic current suppression on iron loss of IPMSM using repetitive perfect tracking control | |
| CN111707938B (zh) | 一种基于有限元反查表模型的电机模拟器 | |
| CN111857197B (zh) | 三相交流电机及其负载的模拟方法及装置 | |
| KR101503163B1 (ko) | Ｉｐｍｓｍ의 전향 보상 제어 방법 | |
| DK2747273T3 (en) | Method and apparatus for assessing the torque of a synchronous machine | |
| Pajchrowski | Application of neural networks for compensation of torque ripple in high performance PMSM motor | |
| CN110620534B (zh) | 非线性柔化与变结构滑模控制永磁同步电机转速稳定的方法 | |
| CN106169895B (zh) | 一种永磁直线同步电机电气参数测量方法 | |
| Kakodia et al. | A comparative study of DFOC and IFOC for IM drive | |
| CN113691181A (zh) | 电机电感检测方法、装置以及电机控制器、存储介质 | |
| Wang et al. | Simplified rotor and stator resistance estimation method based on direct rotor flux identification | |
| Rupar et al. | Iterative-learning-based torque-ripple compensation in a transverse flux motor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210618 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |