一種基于ifx-lms自適應(yīng)算法的控制方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于振動主動控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的控制方 法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 自適應(yīng)算法是根據(jù)環(huán)境的改變，采取特定算法自動地調(diào)整下一時刻的濾波器權(quán)系 數(shù)向量，使其達到最佳濾波特性的一種算法或裝置。常用的算法是濾波型最小均方算法 (FxfiIterleast-mean-square，F(xiàn)X-LMS)。FX-LMS自適應(yīng)算法是一種搜索算法，主要是通 過調(diào)整濾波器的權(quán)系數(shù)，使濾波器的輸出信號與期望信號之間的均方誤差最小。
[0003] 然而，基于FX-LMS自適應(yīng)算法的控制方法，在基于壓電智能結(jié)構(gòu)進行振動主動控 制時，需要精確辨識控制通道數(shù)學(xué)模型，不利于降低實際控制系統(tǒng)的實現(xiàn)難度。其原因在 于，控制通道數(shù)學(xué)模型比較復(fù)雜，復(fù)雜來源在于兩方面，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際測試系統(tǒng)精度的局限性。因此在實際控制系統(tǒng)應(yīng)用時， 有時很難甚至無法得到被控結(jié)構(gòu)控制通道數(shù)學(xué)模型。此外，控制通道數(shù)學(xué)模型的辨識較為 困難，且辨識結(jié)果受辨識系統(tǒng)精度的影響誤差較大，因此不利于降低實際控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實施例的目的在于提供一種基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的控制方法，旨在解 決基于FX-LMS自適應(yīng)算法的控制方法，在基于壓電智能結(jié)構(gòu)進行振動主動控制時，需要精 確辨識控制通道數(shù)學(xué)模型，不利于降低實際控制系統(tǒng)的實現(xiàn)難度的問題。
[0005] 本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的控制方法，包括：
[0006] 采集當(dāng)前時刻的基體振動參考信號，并與之前采集到的振動參考信號構(gòu)成振動參 考信號向量；
[0007] 將振動參考信號向量與當(dāng)前時刻的自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù)向量進行卷積計算，得到 當(dāng)前時刻的控制信號，輸出所述控制信號并作用于控制通道，以控制被控對象；
[0008] 根據(jù)控制通道相頻特性的相位差范圍，選擇簡化的控制通道數(shù)學(xué)模型；
[0009] 將簡化的控制通道數(shù)學(xué)模型與采集到的當(dāng)前時刻振動參考信號向量進行卷積計 算，得到濾波信號向量；
[0010] 采集當(dāng)前時刻被控對象的振動誤差信號，并結(jié)合計算得到的濾波信號向量，計算 下一時刻的自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù)向量。
[0011] 本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的控制裝置，包 括：
[0012] 振動參考信號向量構(gòu)成模塊，用于采集當(dāng)前時刻的基體振動參考信號，并與之前 采集到的振動參考信號構(gòu)成振動參考信號向量；
[0013] 控制信號輸出模塊，用于將振動參考信號向量與當(dāng)前時刻的自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù) 向量進行卷積計算，得到當(dāng)前時刻的控制信號，輸出所述控制信號并作用于控制通道，以控 制被控對象；
[0014] 相位差范圍獲取模塊，用于根據(jù)控制通道相頻特性的相位差范圍，選擇簡化的控 制通道數(shù)學(xué)模型；
[0015] 濾波信號向量計算模塊，用于將簡化的控制通道數(shù)學(xué)模型與采集到的當(dāng)前時刻振 動參考信號向量進行卷積計算，得到濾波信號向量；
[0016]自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù)向量計算模塊，用于采集當(dāng)前時刻被控對象的振動誤差信 號，并結(jié)合計算得到的濾波信號向量，計算下一時刻的自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù)向量。
[0017] 在本發(fā)明實施例中，根據(jù)控制通道相頻特性的相位差范圍，選擇簡化的控制通道 數(shù)學(xué)模型，避免了基于FX-LMS自適應(yīng)算法的控制方法，在基于壓電智能結(jié)構(gòu)進行振動主動 控制時，需要精確辨識控制通道數(shù)學(xué)模型，不利于降低實際控制系統(tǒng)的實現(xiàn)難度的情況。從 而使得FX-LMS自適應(yīng)算法在基于壓電智能結(jié)構(gòu)進行振動主動控制時不需要控制通道數(shù)學(xué) 模型，既簡化了工程開發(fā)的過程，也增強了控制方法的可移植性。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明實施例提供的基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的控制方法的實現(xiàn)流程圖；
[0019] 圖2是本發(fā)明實施例提供的基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的控制方法步驟S105的實 施流程圖；
[0020] 圖3是本發(fā)明實施例提供的基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的控制方法步驟S104的實 施流程圖；
[0021] 圖4是本發(fā)明在實施應(yīng)用中生成特征矢量的較佳的實施流程圖；
[0022] 圖5是本發(fā)明實施例提供的不同相位差時輸入信號（xr)與輸出信號（xc)的曲線 圖；
[0023]圖6是本發(fā)明實施例提供的一維主動隔振平臺控制系統(tǒng)原理圖；
[0024] 圖7是本發(fā)明實施例提供的一維微振動主動隔振平臺及其控制系統(tǒng)實物圖；
[0025] 圖8是本發(fā)明實施例提供的FX-LMS自適應(yīng)算法的隔振效果分析曲線較佳的樣例 圖；
[0026] 圖9是本發(fā)明實施例提供的IFX-LMS自適應(yīng)算法的隔振效果分析曲線圖。
[0027] 圖10是本發(fā)明實施例提供的基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0028] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0029] 實施例一
[0030] 圖1是本發(fā)明實施例提供的基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的控制方法的實現(xiàn)流程圖， 詳述如下：
[0031] 在步驟S101中，采集當(dāng)前時刻的基體振動參考信號，并與之前采集到的振動參考 信號構(gòu)成振動參考信號向量；
[0032] 在步驟S102中，將振動參考信號向量與當(dāng)前時刻的自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù)向量進 行卷積計算，得到當(dāng)前時刻的控制信號，輸出所述控制信號并作用于控制通道，以控制被控 對象；
[0033] 其中，所述控制通道指的是：基于壓電智能結(jié)構(gòu)的主動振動控制中的控制通道，或 者是，基于壓電智能結(jié)構(gòu)的主動隔振系統(tǒng)中的控制通道。
[0034] 在步驟S103中，根據(jù)控制通道相頻特性的相位差范圍，選擇簡化的控制通道數(shù)學(xué) 豐旲型；
[0035] 對控制通道頻響特性曲線進行測量，得到控制通道相頻特性的相位差，根據(jù)得到 的相位差和控制通道相頻特性的相位差范圍，選擇簡化的控制通道數(shù)學(xué)模型。
[0036] 在步驟S104中，將簡化的控制通道數(shù)學(xué)模型與采集到的當(dāng)前時刻振動參考信號 向量進行卷積計算，得到濾波信號向量；
[0037] 其中，將獲取到的期望信號和控制通道輸出信號進行疊加，生成振動誤差信號，或 者，將獲取到的期望信號和控制通道輸出信號進行相減，生成振動誤差信號。
[0038] 在步驟S105中，采集當(dāng)前時刻被控對象的振動誤差信號，并結(jié)合計算得到的濾波 信號向量，計算下一時刻的自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù)向量。
[0039]其中，IFX-LMS自適應(yīng)算法為改進的FX-LMS(improved FX-LMS :IFX-LMS)自適應(yīng) 算法。
[0040] 在本發(fā)明實施例中，根據(jù)控制通道相頻特性的相位差范圍，選擇簡化的控制通道 數(shù)學(xué)模型，簡化了工程開發(fā)的過程，并增強了控制方法的可移植性。
[0041] 實施例二
[0042] 圖2是本發(fā)明實施例提供的基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的控制方法步驟S105的實 施流程圖，詳述如下：
[0043] 在步驟S201中，根據(jù)生成振動誤差信號的方式，調(diào)整控制通道數(shù)學(xué)模型的正負 號；
[0044] 在步驟S202中，采集當(dāng)前時刻被控對象的振動誤差信號，并結(jié)合計算得到的濾波 信號向量、控制通道數(shù)學(xué)模型的正負號、預(yù)先建立的IFX-LMS自適應(yīng)算法權(quán)系數(shù)調(diào)整模型， 計算下一時刻的自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù)向量。
[0045] 實施例三
[0046] 圖3是本發(fā)明實施例提供的基于IFX-LMS自適應(yīng)算法的控制方法步驟S104的實 施流程圖，詳述如下：
[0047] 在步驟S301中，當(dāng)期望信號與控制通道輸出信號之間，采用疊加的方式來生成振 動誤差信號時，調(diào)整控制通道輸出信號與輸入信號正負號相反；
[0048] 在步驟S302中，當(dāng)期望信號與控制通道輸出信號之間，采用相減的方式來生成振 動誤差信號時，調(diào)整控制通道輸出信號與輸入信號正負號相同。
[0049] 實施例四
[0050] 建立IFX-LMS自適應(yīng)算法權(quán)系數(shù)調(diào)整模型，所述自適應(yīng)算法權(quán)系數(shù)調(diào)整模型包括 以下模型中的至少一種；
[0051] 建立IFX-LMS自適應(yīng)算法權(quán)系數(shù)調(diào)整模型，所述自適應(yīng)算法權(quán)系數(shù)調(diào)整模型包括 以下模型中的至少一種； CN105187029A 說明書 4/8 頁
[0052]
[0053]
[0054]
[0055]
[0056] 其中，ii為控制通道數(shù)學(xué)模型，n為迭代次數(shù)，k為長度，u為步長因子，e(n)為振 動誤差信號，wk(n)為濾波器權(quán)系數(shù)向量，r(n)為濾波信號向量，0為控制通道相頻特性相 位差。
[0057] 在本發(fā)明實施例中，建立I