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基于虚拟仪器的多点随机振动试验控制系统的设计

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

 电荷放大器
  
  YE5857
  
  2个
  
  传感器
  
  CA-YD-106
  
  2个
  
  DAQ板卡
  
  NIPCI-4551
  
  1块
  
  DAQ板卡
  
  NIPCI-4472
  
  1块
  
  控制计算机
  
  PIV2.0G
  
  1台
  
  2、控制方案
  
  随机振动试验目的是要求控制点的响应谱与参考谱在误差容许范围内保持一致。多点激励随机振动控制方案如图2所示。控制方案的第一步是由参考谱密度阵来得到下三角阵[Z]的初始值;第二步估计被控系统的频响特性矩阵[H],对被控系统进行解耦得到解耦矩阵[A],即控制器;第三步是利用[Z]的初始值,系统的解耦矩阵[A]及独立(不相关)白噪声频谱向量{W}开始试验。闭环控制的基本原理是白噪声源{W}通过下三角阵[Z]得到{X},然后经过解耦矩阵[A]得到驱动信号频谱向量{D},对其进行逆FFT变换得到时域驱动信号{d},用驱动信号激励被控系统得到时域响应信号{c},计算响应谱密度阵,利用和来修正下三角阵[Z]从而实现闭环控制。在进行闭环控制时,如果驱动谱密度矩阵是非奇异的,则可以利用驱动谱密度矩阵和响应谱密度矩阵来修正被控系统的频响特性矩阵[H]和解耦矩阵[A]。如果驱动谱密度阵是奇异的,则无法修正,不过可以根据控制误差大小来对解耦矩阵进行逐步部分修正。
  
  
  
  3、控制软件设计
  
  控制软件是整个控制系统的核心部分。其是在LabWindows/CVI平台上结合NI-DAQ及NI-4551和NI-4472卡开发的。LabWindows/CVI提供了控制软件开发所需的几个很关键的库——用于驱动数据采集卡完成数据输入输出的DAQ库和进行信号处理的高级分析库,且编程简单快捷,因此采用LabWindows/CVI作为本控制系统的软件开发平台给整个控制软件的实现过程带来很大的方便。
  
  控制软件主要由参数数据的输入和确认,随机振动试验的运行控制和试验信息及结果的显示、存储和打印输出等部分组成。试验运行控制部分包括系统自检、系统传递函数估计、闭环控制和开环试验部分。
  
  本控制软件的关键是闭环控制模块的设计。闭环控制要考虑控制的实时性,驱动信号发送的连续性、同步性和响应信号采集的同步性。同步性由于采集卡本身特性基本能够满足,连续性可以通过双缓冲发送技术得到解决,对于闭环控制的实时性问题,解决办法是采用多线程技术,为了确保驱动信号的连续发送,则为其开辟一个线程,并设为主线程,配合双缓冲技术可以达到连续发送;为响应信号采集和处理及结果实时显示开辟两个线程。真随机试验闭环控制流程见图3。
  
  从用户角度考虑,友好的人机界面是最重要的。控制软件需要显示的数据有试验信息、参考谱、控制谱、驱动谱、互谱相位及系统传递函数矩阵等。由于其中包括文本和图形显示方式,所以为了便于用户查看,采用多文档界面(MDI)。主界面如图4所示,其他参数设置界面及自检界面等采用对话框形式,由于

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