一種可同時(shí)調(diào)節(jié)多個(gè)激振力大小、相位的力矢量控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于信號(hào)控制領(lǐng)域，涉及一種可同時(shí)調(diào)節(jié)多個(gè)激振力大小、相位的力矢量 控制器。
【背景技術(shù)】
[0002] 相位共振法是全機(jī)地面共振試驗(yàn)中常用的一種方法。它通過使用多個(gè)激振器在離 散的頻率點(diǎn)以不同的幅值和相位對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行激勵(lì)，當(dāng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的加速度響應(yīng)的相位與激振 力的相位相差90°時(shí)，結(jié)構(gòu)振動(dòng)達(dá)到純模態(tài)，在此情況下就可以獲取相應(yīng)的模態(tài)參數(shù)。
[0003] 在全機(jī)地面共振試驗(yàn)中，使用相位共振法需要一個(gè)或更多激振力，并且經(jīng)常要用 相位相反且幅值可調(diào)節(jié)的激振力激勵(lì)飛機(jī)。例如，做飛機(jī)扭轉(zhuǎn)模態(tài)需用0°和180°兩個(gè)激 振力去激勵(lì)飛機(jī)，并不斷調(diào)節(jié)力的幅值，直到結(jié)構(gòu)振動(dòng)達(dá)到相應(yīng)的模態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)此功能， 研制了力矢量控制器這一設(shè)備。
[0004] 此前的控制器都采用手動(dòng)旋轉(zhuǎn)電位器旋鈕與相位選擇開關(guān)相結(jié)合的方式來調(diào)節(jié) 輸出信號(hào)的幅值和相位，而激勵(lì)頻率則需要在試驗(yàn)軟件中進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣就必須由操作人 員在調(diào)節(jié)激勵(lì)信號(hào)頻率的同時(shí)根據(jù)試驗(yàn)軟件界面的顯示值不斷調(diào)節(jié)電位器旋鈕和相位選 擇開關(guān)來獲得需要的激勵(lì)信號(hào)，工作負(fù)擔(dān)重，模態(tài)測試效率低，不能適應(yīng)目前型號(hào)試驗(yàn)任務(wù) 重時(shí)間緊的新形勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：提供一種可同時(shí)調(diào)節(jié)多個(gè)激振力大小、相位的力矢量控制器，能夠以程 控方式調(diào)節(jié)輸出信號(hào)。
[0006] 技術(shù)方案：一種可同時(shí)調(diào)節(jié)多個(gè)激振力大小、相位的力矢量控制器，包括：
[0007] 手動(dòng)調(diào)節(jié)電路1、程控調(diào)節(jié)電路2和程控/手動(dòng)選擇電路3
[0008] 手動(dòng)調(diào)節(jié)電路1輸入端接輸入信號(hào)，用于手動(dòng)調(diào)節(jié)輸入信號(hào)輸出值；
[0009] 程控調(diào)節(jié)電路2輸入端接輸入信號(hào)，用于程序控制輸入信號(hào)輸出值；
[0010] 程控/手動(dòng)選擇電路3的手動(dòng)端與手動(dòng)調(diào)節(jié)電路1輸出端連接，程控/手動(dòng)選擇 電路3的程控端與程控調(diào)節(jié)電路2輸出端連接，程控/手動(dòng)選擇電路3的輸出端與輸出電 路連接，用于選擇信號(hào)調(diào)節(jié)方式。
[0011] 有益效果：與以前研制的力矢量控制器相比，本發(fā)明采用了程控方式，模態(tài)測試人 員在一臺(tái)試驗(yàn)計(jì)算機(jī)上就可以用軟件對(duì)激振信號(hào)的頻率、幅值和相位進(jìn)行控制，大大減輕 了工作負(fù)擔(dān)，提高了模態(tài)測試效率，對(duì)今后更快更好地完成型號(hào)試驗(yàn)任務(wù)有重要意義。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖。
[0013] 圖2為本發(fā)明程序控制電路工作原理圖。
[0014] 圖 3 為 VQUT、VIN、Vc 關(guān)系圖。
[0015] 圖4為本發(fā)明單通道工作原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0017] 一種可同時(shí)調(diào)節(jié)多個(gè)激振力大小、相位的力矢量控制器，如圖1所示，包括：
[0018] 手動(dòng)調(diào)節(jié)電路1、程控調(diào)節(jié)電路2和程控/手動(dòng)選擇電路3
[0019] 手動(dòng)調(diào)節(jié)電路1輸入端接輸入信號(hào)，用于手動(dòng)調(diào)節(jié)輸入信號(hào)輸出值；
[0020] 程控調(diào)節(jié)電路2輸入端接輸入信號(hào)，用于程序控制輸入信號(hào)輸出值；
[0021] 程控/手動(dòng)選擇電路3的手動(dòng)端與手動(dòng)調(diào)節(jié)電路1輸出端連接，程控/手動(dòng)選擇 電路3的程控端與程控調(diào)節(jié)電路2輸出端連接，程控/手動(dòng)選擇電路3的輸出端與輸出電 路連接，用于選擇信號(hào)調(diào)節(jié)方式。
[0022] 程控調(diào)節(jié)電路如圖2所示，包括：乘法器21、第一電阻Rl、第二電阻R2、第三電阻 R3、第四電阻RF、第五電阻RG、第六電阻R6 ;
[0023] 乘法器21正向輸入端接輸入信號(hào)VIN，第一電阻Rl串聯(lián)在乘法器21正向輸入端 +VIN與反饋端FB之間，第二電阻R2串聯(lián)在乘法器21正向輸入端+VIN與地之間，第三電阻 R3串聯(lián)在乘法器21負(fù)向輸入端-VIN與地之間，第四電阻RF串聯(lián)在反饋端FB與乘法器21 輸出端VOUT之間，第五電阻RG串聯(lián)在控制電阻正端RG+與控制電阻負(fù)端RG-之間、第六電 阻R6串聯(lián)在接地端N與地之間，乘法器21控制端VG接輸入電壓信號(hào)。
[0024] 本發(fā)明系統(tǒng)框圖如圖1所示，由程序控制調(diào)節(jié)電路、手動(dòng)調(diào)節(jié)電路、程控/手動(dòng)選 擇電路及輸出電路組成，兩個(gè)調(diào)節(jié)電路對(duì)輸入的正弦信號(hào)的幅值和相位（同相、反相）進(jìn)行 調(diào)節(jié)。通過一個(gè)選擇開關(guān)對(duì)這兩種電路的輸出進(jìn)行選擇，將相應(yīng)的信號(hào)輸出到功率放大器。 程控調(diào)節(jié)電路采用電壓控制增益放大器VGA來實(shí)現(xiàn)，通過PC機(jī)中的PCI-1727數(shù)模轉(zhuǎn)換板 卡產(chǎn)生直流電壓信號(hào)作為VGA的控制電壓，實(shí)現(xiàn)程序控制功能。
[0025] 本發(fā)明為每一路輸出信號(hào)設(shè)計(jì)了一套程序控制調(diào)節(jié)電路。采用VGA (Variable Gain Amplifier)芯片TI VCA822作為核心器件，設(shè)計(jì)一個(gè)四象限乘法器電路。由于VCA822 具有電壓控制特性，能夠以一個(gè)輸入電壓為控制信號(hào)對(duì)輸出信號(hào)幅值及相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，從 而實(shí)現(xiàn)了程序控制激振力幅值和相位的功能；
[0026] 在試驗(yàn)控制計(jì)算機(jī)安裝一塊PCI-1727U數(shù)模轉(zhuǎn)換卡，該板卡是基于PCI總線技術(shù) 的8通道16位數(shù)模轉(zhuǎn)換板卡，用來產(chǎn)生可變?cè)鲆娣糯笃鞯目刂齐妷骸Ｔ赪indows操作系統(tǒng) 下通過軟件接口，可以分別控制PCI-1727U每個(gè)輸出通道的輸出幅值，從而實(shí)現(xiàn)了在試驗(yàn) 計(jì)算機(jī)上對(duì)力矢量控制器輸出信號(hào)幅值和相位進(jìn)行控制的功能；
[0027] 為提高系統(tǒng)可靠性，仍保留原本的手動(dòng)調(diào)節(jié)電路，以一個(gè)程控/手動(dòng)選擇電路來 實(shí)現(xiàn)兩路輸出信號(hào)的切換。如果程控調(diào)節(jié)電路或PCI-1727U數(shù)模轉(zhuǎn)換卡出現(xiàn)意外故障，仍 然可以切換成手動(dòng)調(diào)節(jié)電路進(jìn)行控制，保障試驗(yàn)順利進(jìn)行。
[0028] 程序控制調(diào)節(jié)電路工作原理如下：VCA822是一個(gè)直接耦合、線性增益連續(xù)可調(diào)的 電壓控制放大器，工作原理如圖2所示：
[0029] 根據(jù)電路原理可得到如下公式：
[0031] 如果選取R1=Re,則 輸出電壓V tm與輸入電壓Vin的關(guān)系只受Ve
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種可同時(shí)調(diào)節(jié)多個(gè)激振力大小、相位的力矢量控制器，其特征在于，包括： 手動(dòng)調(diào)節(jié)電路[1]、程控調(diào)節(jié)電路[2]和程控/手動(dòng)選擇電路[3]; 手動(dòng)調(diào)節(jié)電路[1]輸入端接輸入信號(hào)，用于手動(dòng)調(diào)節(jié)輸入信號(hào)輸出值； 程控調(diào)節(jié)電路[2]輸入端接輸入信號(hào)，用于程序控制輸入信號(hào)輸出值； 程控/手動(dòng)選擇電路[3]的手動(dòng)端與手動(dòng)調(diào)節(jié)電路[1]輸出端連接，程控/手動(dòng)選擇 電路[3]的程控端與程控調(diào)節(jié)電路[2]輸出端連接，程控/手動(dòng)選擇電路[3]的輸出端與 輸出電路連接，用于選擇信號(hào)調(diào)節(jié)方式。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種可同時(shí)調(diào)節(jié)多個(gè)激振力大小、相位的力矢量控制器，其特 征在于，程控調(diào)節(jié)電路包括：乘法器[21]、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻 RF、第五電阻RG、第六電阻R6 ; 乘法器21正向輸入端接輸入信號(hào)，第一電阻Rl串聯(lián)在乘法器21正向輸入端與反饋端 之間，第二電阻R2串聯(lián)在乘法器21正向輸入端與地之間，第三電阻R3串聯(lián)在乘法器21負(fù) 向輸入端與地之間，第四電阻RF串聯(lián)在反饋端與乘法器21輸出端之間，第五電阻RG串聯(lián) 在控制電阻正端與控制電阻負(fù)端之間、第六電阻R6串聯(lián)在接地端與地之間，乘法器21控制 端接輸入電壓信號(hào)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種可同時(shí)調(diào)節(jié)多個(gè)激振力大小、相位的力矢量控制器，能夠以程控方式調(diào)節(jié)輸出信號(hào)。技術(shù)方案包括：手動(dòng)調(diào)節(jié)電路1、程控調(diào)節(jié)電路2和程控/手動(dòng)選擇電路3；手動(dòng)調(diào)節(jié)電路1輸入端接輸入信號(hào)，用于手動(dòng)調(diào)節(jié)輸入信號(hào)輸出值；程控調(diào)節(jié)電路2輸入端接輸入信號(hào)，用于程序控制輸入信號(hào)輸出值；程控/手動(dòng)選擇電路3的手動(dòng)端與手動(dòng)調(diào)節(jié)電路1輸出端連接，程控/手動(dòng)選擇電路3的程控端與程控調(diào)節(jié)電路2輸出端連接，程控/手動(dòng)選擇電路3的輸出端與輸出電路連接，用于選擇信號(hào)調(diào)節(jié)方式。
【IPC分類】G05D15-01
【公開號(hào)】CN104699133
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310660721
【發(fā)明人】李如秀, 楊文歧, 程志平, 王亮, 李思宇
【申請(qǐng)人】中國飛機(jī)強(qiáng)度研究所
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2013年12月6日