一種振動自動化校準系統(tǒng)及校準方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種振動自動化校準系統(tǒng)及校準方法，屬于振動計量校準領(lǐng)域。本振動自動化校準系統(tǒng)包括控制部分和測量部分；所述控制部分用于控制振動臺的頻率和振幅；所述測量部分用于振動臺振幅和相位的測量以及振動測量元件輸出信號的測量；所述控制部分包括函數(shù)發(fā)生器、幅度控制器、功率放大器、自適應控制算法模塊和模糊控制算法模塊；所述函數(shù)發(fā)生器根據(jù)計算機命令輸出指定頻率F和電壓幅值Uci的正弦信號，所述正弦信號經(jīng)過幅度控制器后，輸出給功率放大器，以驅(qū)動振動臺起振；所述自適應控制算法模塊根據(jù)輸入信號計算出相應的輸出信號。
【專利說明】一種振動自動化校準系統(tǒng)及校準方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于振動計量校準領(lǐng)域，具體涉及一種振動自動化校準系統(tǒng)及校準方法。【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的計量校準設(shè)備大部分都是手工操作，或者使用國外的校準系統(tǒng)。手工計量校準費時費力，在任務量大的情況下，還容易出錯。國外的自動化校準系統(tǒng)費用較高，低頻控制系統(tǒng)較慢，經(jīng)比較spektra公司的控制系統(tǒng)在0.4Hz的時候要50個周期，控制系統(tǒng)調(diào)整慢，而且在振級控制中容易產(chǎn)生死區(qū)，無法進行精確的振級控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種振動自動化校準系統(tǒng)及校準方法，自動化程度較高，計算精確，控制穩(wěn)定可靠，校準快速的振動計量校準系統(tǒng)，可使計量檢定工作人員擺脫大量的、重復性的勞動任務，有效的減少因繁重重復任務導致出錯的情況，極大提高勞動效率。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]一種振動自動化校準系統(tǒng)，包括控制部分和測量部分；所述控制部分用于控制振動臺的頻率和振幅；所述測量部分用于振動臺振幅和相位的測量以及振動測量元件輸出信號的測量；
[0006]所述控制部分包括函數(shù)發(fā)生器、幅度控制器、功率放大器、自適應控制算法模塊和模糊控制算法模塊；
[0007]所述函數(shù)發(fā)生器根據(jù)計算機命令輸出指定頻率F和電壓幅值Ucd的正弦信號，所述正弦信號經(jīng)過幅度控制器后，輸出給功率放大器，以驅(qū)動振動臺起振；
[0008]所述自適應控制算法模塊根據(jù)輸入信號計算出相應的輸出信號，所述輸入信號包括兩部分，一部分為測量部分測出的振動幅值，這個信號是反饋量，另一部分是上次的執(zhí)行電壓值，即上一次自適應控制算法模塊計算出的電壓值并通過模糊算法修正后的電壓值，也就是通過計算機和函數(shù)發(fā)生器通訊，最后函數(shù)發(fā)生器執(zhí)行的輸出值；
[0009]所述模糊控制算法模塊在這個控制系統(tǒng)中是屬于輔助控制，其根據(jù)輸入的指定頻率F，對自適應控制算法模塊算出的執(zhí)行電壓值進行約束得到電壓控制增量Ui,將所述電壓控制增量Ui加上上次的執(zhí)行電壓值得到當前需要執(zhí)行的電壓值，然后輸出給函數(shù)發(fā)生器。
[0010]在控制階段，測量部分測量振動臺的振動幅值，并將振動幅值反饋到所述自適應控制算法模塊，在測量階段，測量部分輸出振動臺的振動物理信息。也就是說，測量部分有倆個作用，一個是在控制中，測量振動幅值，并反饋到控制算法中，當振動幅值達不到或者超過設(shè)定的振動幅值，就進入到控制算法中，計算下一步需要讓信號源輸出的電壓值，當測量單元測量的振動幅值和目標設(shè)定值在允許的范圍內(nèi)，并且保證幅值穩(wěn)定的情況下，就進入到測量階段，還是通過測量部分進行測量，并輸出測量結(jié)果。
[0011]一種利用所述振動自動化校準系統(tǒng)實現(xiàn)的校準方法，采用自適應控制與模糊控制相結(jié)合對振動臺的頻率和振幅進行控制；
[0012]所述自適應控制是這樣實現(xiàn)的:
[0013]設(shè)定:as為加速度目標設(shè)定值，由使用者輸入，Bcd為加速度當前值，Ucd為信號源當前電壓值，Bi為加速度增量，Ui為電壓控制增量，B0為初始加速度，是控制開始給一個Utl電壓激勵得到的加速度，kp為限制系數(shù)；
[0014]其中，初始加速度％是這樣得到的:計算機命令函數(shù)發(fā)生器發(fā)出頻率F和初始電壓Utl，這是一個初始激勵值，當函數(shù)發(fā)生器輸出這個頻率F和Utl后，振動臺會發(fā)生初始振動，相當于一個激勵信號，其加速度通過測量部分測量得到，即得到初始加速度％ ；
[0015]加速度當前值ac;i是測量部分測量得到的實時加速度值，是最新的當前的；
[0016]電壓控制增量Ui是這樣的得到的:通過自適應控制算法模塊計算出，并經(jīng)過模糊控制算法模塊進行修正得到執(zhí)行電壓值；
[0017]所述自適應控制算法模塊采用的計算公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種振動自動化校準系統(tǒng)，其特征在于:所述振動自動化校準系統(tǒng)包括控制部分和測量部分；所述控制部分用于控制振動臺的頻率和振幅；所述測量部分用于振動臺振幅和相位的測量以及振動測量元件輸出信號的測量； 所述控制部分包括函數(shù)發(fā)生器、幅度控制器、功率放大器、自適應控制算法模塊和模糊控制算法模塊； 所述函數(shù)發(fā)生器根據(jù)計算機命令輸出指定頻率F和電壓幅值Ucd的正弦信號，所述正弦信號經(jīng)過幅度控制器后，輸出給功率放大器，以驅(qū)動振動臺起振； 所述自適應控制算法模塊根據(jù)輸入信號計算出相應的輸出信號，所述輸入信號包括兩部分，一部分為測量部分測出的振動幅值，這個信號是反饋量，另一部分是上次的執(zhí)行電壓值； 所述模糊控制算法模塊根據(jù)輸入的指定頻率F，對自適應控制算法模塊算出的執(zhí)行電壓值進行約束得到電壓控制增量Ui,將所述電壓控制增量Ui加上上次的執(zhí)行電壓值得到當前需要執(zhí)行的電壓值，然后輸出給函數(shù)發(fā)生器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動自動化校準系統(tǒng)，其特征在于:在控制階段，測量部分測量振動臺的振動幅值，并將振動幅值反饋到所述自適應控制算法模塊； 在測量階段，測量部分輸出振動臺的振動物理信息。
3.一種利用權(quán)利要求1或2所述振動自動化校準系統(tǒng)實現(xiàn)的校準方法，其特征在于:所述方法采用自適應控制與模糊控制相結(jié)合對振動臺的頻率和振幅進行控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:所述自適應控制是這樣實現(xiàn)的: 設(shè)定:as為加速度目標設(shè)定值，由使用者輸入，Bcd為加速度當前值，Ucd為信號源當前電壓值，a,為加速度增量，Ui為電壓控制增量，a0為初始加速度，是控制開始給一個Utl電壓激勵得到的加速度，kp為限制系數(shù)； 所述自適應控制算法模塊采用下面的公式計算得到電壓值Uci:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:所述初始加速度％是這樣得到的:計算機命令函數(shù)發(fā)生器發(fā)出頻率F和初始電壓Utl，這是一個初始激勵值，當函數(shù)發(fā)生器輸出這個頻率F和Utl后，振動臺會發(fā)生初始振動，相當于一個激勵信號，其加速度通過測量部分測量得到，即得到初始加速度 所述加速度當前值是測量部分測量得到的實時加速度值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:所述模糊控制是這樣實現(xiàn)的: 所述模糊控制算法模塊采用下面的公式對電壓值進行Uci約束: (I)對增量Ui收攏控制
【文檔編號】G05B13/02GK104035329SQ201410312352
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】劉愛東 申請人:中國計量科學研究院