电动振动台的励磁控制方法和装置及其电动振动试验监控系统及电动振动试验方法与流程

本发明涉及电动振动台应用领域，特别涉及一种电动振动台的励磁控制方法和装置及其电动振动试验监控系统及电动振动试验方法。

背景技术：

随着航天、航空、电子业、汽车的快速发展，各种用于测试部件等仪器设备的振动试验装置也日益发展起来。振动台试验作为模拟振动试验环境、检验设备可靠性及部件强度的一种有效手段，己经被广泛应用于设备的性能和强度鉴定中。在各类振动台中，电动振动台以其波形好、承载范围广、工作频段宽、易控制等诸多优点而倍受青睐，成为应用广泛的一种振动台。

电动台振动试验控制系统一般由信号发生器、功率放大器、振动台体、励磁电源和测量控制系统组成。各部分的主要作用是：信号发生器产生振动台所需要的控制信号；功率放大器对信号进行放大，供给振动台体足够功率的电流和电压；励磁电源为振动台建立强大的直流磁场提供所需要的直流电源；振动台体是振动台的振动源，在这里将产生振动，它包括磁缸、驱动线圈、支承系统、励磁线圈、短路环等部分；测量与控制系统用以测量振动量值的大小，并对振动台进行各种控制。

电动振动台是未来振动试验的主要设备，其制造技术会在两个方面有所发展：一是新材料的应用；二是新方法的应用。随着大型磁性材料成本的降低，大型的永磁振动台将成为可能，这种振动台结构简单，且有高可靠性。控制技术会采用更多的数字化和模块化的电路，体积越来越小，效率越来越高。

当前大多在使用的电动振动台励磁电源是不可调节的，系统在运行时一直保持高励磁的状态。该模式存在对励磁线圈的控制精度较差、功率损耗大、不环保等诸多缺陷。鉴于此，如何设计一种电动振动试验的智能励磁控制系统及其控制方法，或对现有的励磁控制系统设计进行有效改善，以消除现有的上述缺陷，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电动振动台的励磁控制方法和装置及其电动振动试验监控系统及电动振动试验方法，可以在需要较低的励磁电能时，降低对励磁线圈的电能输出，节约电能。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种电动振动台的励磁控制方法，振动台包括励磁线圈驱动设备、励磁电源和励磁线圈，该方法包括以下步骤：

获取步骤，获取电动振动台的当前工况信息；

第一发送步骤，根据获取的工况信息，向电动振动台的励磁线圈驱动设备发送相对于工况信息的第一励磁控制指令，以使得励磁电源提供相对于工况信息的励磁电流或励磁电压给电动振动台的励磁线圈。

本发明的实施方式还公开了一种电动振动台的励磁控制装置，振动台包括励磁线圈驱动设备、励磁电源和励磁线圈，该装置包括：

获取单元，用于获取电动振动台的当前工况信息；

第一发送单元，用于根据获取的工况信息，向电动振动台的励磁线圈驱动设备发送相对于工况信息的第一励磁控制指令，以使得励磁电源提供相对于所述工况信息的励磁电流或励磁电压给电动振动台的励磁线圈。

本发明的实施方式还公开了一种电动振动试验监控系统，包括：

电动振动台，该电动振动台包括励磁线圈；

功率放大器；

励磁线圈驱动设备；

励磁电源；

如上述实施方式所述的电动振动台的励磁控制装置；其中，励磁控制装置分别连接功率放大器和电动振动台，电动振动台连接功率放大器。

本发明的实施方式还公开了一种电动振动试验方法，包括如下步骤：

励磁控制装置接收用户输入的运行模式指令，并在运行模式指令为第一运行模式指令时，获取电动振动台的当前工况信息；

励磁控制装置根据获取的工况信息，向电动振动台的励磁线圈驱动设备发送相对于工况信息的第一励磁控制指令；

励磁线圈驱动设备根据接收到的第一励磁控制指令，控制励磁电源提供相对于所述工况信息的励磁电流或励磁电压给电动振动台的励磁线圈。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

通过针对不同的工况信息设定不同的励磁控制指令，可以在需要较低的励磁电能时，降低对励磁线圈的电能输出，以节约电能。

进一步地，用户可以根据需要选择使得电动振动台工作于励磁电流或电压不变的普通工作模式或者工作于节能工作模式。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的电动振动台的励磁控制方法的流程示意图；

图2是本发明第二实施方式的电动振动台的励磁控制装置的结构示意图；

图3是本发明第三实施方式的电动振动试验监控系统的结构示意图；

图4是本发明第四实施方式的电动振动试验方法的流程示意图；

图5是本发明第五实施方式的电动振动试验监控系统的励磁控制装置的工作流程图；

图6是本发明第五实施方式的电动振动试验监控系统的工作流程图。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明第一实施方式涉及一种电动振动台的励磁控制方法。图1是该励磁控制方法的流程示意图。

具体地，电动振动台包括励磁线圈，如图1所示，该励磁控制方法包括以下步骤：

判断步骤101，判断用户输入的运行模式指令是否为第一运行模式指令，如果是第一运行模式指令，则进入步骤102，否则，进入步骤104。

获取步骤102，当用户输入的运行模式指令为第一运行模式指令时，获取电动振动台的当前工况信息。

第一发送步骤103，根据获取的工况信息，向电动振动台的励磁线圈驱动设备发送相对于工况信息的第一励磁控制指令，以使得励磁电源提供不同的励磁电流或励磁电压给电动振动台的励磁线圈。其中，工况信息包括电动振动台的加速度、励磁线圈的温度和该电动振动台接收到的功率放大器输出的电流或电压，第一励磁控制指令包括至少两个第一励磁控制信号以对应不同的工况信息，不同的第一励磁控制信号控制提供相对于工况信息的励磁电流或者电压给励磁线圈。

例如，在一优选例中，励磁工作区间包括第一励磁工作区间、第二励磁工作区间和第三励磁工作区间，第一励磁控制指令包括分别与第一、第二和第三励磁工作区间对应的第一、第二和第三励磁控制信号，且与第一、第二和第三励磁控制信号对应的第一、第二和第三励磁电流依次减小或者与第一、第二和第三励磁控制信号对应的第一、第二和第三励磁电压依次减小。当获取的工况信息位于第二励磁空间时，发送第二励磁控制信号给励磁线圈驱动设备，励磁线圈驱动设备控制励磁电源输出第二励磁电流或者第二励磁电压给励磁线圈。

此外，可以理解，励磁工作区间的数目在此不做限制，可根据具体应用情况进行设定。

此外，在本发明的各实施方式中，工况信息还包括其他能够判断电动振动台是否需要调节励磁电源输出电能的其他参数，如励磁电源的当前输出值、负载重量等，在此不做限制。

此后结束本流程。

在第二发送步骤104中，当用户输入的运行模式指令为第二运行模式指令时，向电动振动台的励磁线圈驱动设备发送第二励磁控制指令，以使得励磁电源提供恒定的励磁电流或励磁电压给电动振动台的励磁线圈。如此，用户可以根据需要选择使得电动振动台工作于励磁电流或电压不变的普通工作模式或者工作于节能工作模式。此后，结束本流程。

此外，在本发明的一优选例中，可利用已有经验，对采集的各工况信息进行分析，判别各工况条件下，需要的何时的励磁电流或者电压，以实现自动调节励磁电压大小，节约电能的目的。例如，将工况信息划分为不同的区间，以对应不同的励磁电流或者励磁电压，具体地，第一发送步骤103包括：

判断子步骤，判断获取到的当前工况信息所属的励磁工作区间；

发送子步骤，根据判断结果，向线圈驱动设备发送与所属的励磁工作区间对应的第一励磁控制指令，以使得励磁电源提供与所属的励磁工作区间对应的励磁电流或励磁电压给励磁线圈；其中，励磁工作区间的数目大于等于2，不同励磁工作区间对应不同的励磁电流或者励磁电压。

此外，该励磁控制方法还包括以下步骤：

故障处理步骤，用于根据电动振动台的工况信息，判断电动振动台是否发生故障，并在判断出发生故障时，发送停止指令以停止电动振动台的运行。此处的工况信息包括所有能够判断电动振动台是否发生故障的工况信息，如输出电压的安全设定范围在480v-620v,若检测的输出电压高于最大值，系统就会显示输出电压过压的故障，反之低于最小值，就会显示输出电压欠压的故障。通过判断故障，可实时保护系统。

此外可以理解，本发明的各实施方式中，励磁线圈驱动设备采用闭环控制系统，以提高跟踪和定位精度。

通过针对不同的工况信息设定不同的励磁控制指令，可以在需要较低的励磁电能时，降低对励磁线圈的电能输出，以节约电能。

本发明的各方法实施方式均可以以软件、硬件、固件等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的或者可更换的介质等等)。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑(programmablearraylogic，简称“pal”)、随机存取存储器(randomaccessmemory，简称“ram”)、可编程只读存储器(programmablereadonlymemory，简称“prom”)、只读存储器(read-onlymemory，简称“rom”)、电可擦除可编程只读存储器(electricallyerasableprogrammablerom，简称“eeprom”)、磁盘、光盘、数字通用光盘(digitalversatiledisc，简称“dvd”)等等。

本发明的第二实施方式涉及一种电动振动台的励磁控制装置。图2是该励磁控制装置的结构示意图。

具体地，振动台包括励磁线圈驱动设备、励磁电源和励磁线圈，如图2所示，该励磁控制装置包括：

判断单元，用于判断用户输入的运行模式指令是否为第一运行模式指令。

获取单元，用于获取电动振动台的当前工况信息。

第一发送单元，用于根据获取的工况信息，向电动振动台的励磁线圈驱动设备发送相对于工况信息的第一励磁控制指令，以使得励磁电源提供相对于工况信息的励磁电流或励磁电压给电动振动台的励磁线圈；其中，工况信息包括电动振动台的加速度、励磁线圈的温度和该电动振动台接收到的功率放大器输出的电流或电压，第一励磁控制指令包括至少两个第一励磁控制信号以对应不同的工况信息。

第二发送单元，用于当判断单元的判断结果为否，即用户输入的运行模式指令为第二运行模式指令时，向电动振动台的励磁线圈驱动设备发送第二励磁控制指令，以使得励磁电源提供恒定的励磁电流或励磁电压给电动振动台的励磁线圈。

此外，本装置还包括：

故障处理单元，用于根据电动振动台的工况信息，判断电动振动台是否发生故障，并在判断出发生故障时，发送停止指令以停止电动振动台的运行。

此外，在本发明的一优选例中，第一发送单元包括以下子单元：

判断子单元，用于判断获取到的当前工况信息所属的励磁工作区间；

发送子单元，用于根据判断子单元的判断结果，向线圈驱动设备发送与所属的励磁工作区间对应的第一励磁控制指令，以使得励磁电源提供与所属的励磁工作区间对应的励磁电流或励磁电压给励磁线圈；其中，励磁工作区间的数目大于等于2。

通过针对不同的工况信息设定不同的励磁控制指令，可以在需要较低的励磁电能时，降低对励磁线圈的电能输出，以节约电能。

第一实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

本发明的第三实施方式涉及一种电动振动试验监控系统，具体地，如图3所示，包括：

电动振动台，该电动振动台包括励磁线圈；

功率放大器；

励磁线圈驱动设备；

励磁电源；

如第二实施方式所述的电动振动台的励磁控制装置；其中，励磁控制装置分别连接功率放大器和电动振动台，电动振动台连接功率放大器。

在一优选例中，励磁线圈驱动设备包括现场可编程门阵列；励磁控制装置包括人机交互界面和可编程逻辑控制器，其中，人机交互界面用于供用户输入运行模式指令。人机交互界面优选触摸屏。

通过针对不同的工况信息设定不同的励磁控制指令，可以在需要较低的励磁电能时，降低对励磁线圈的电能输出，以节约电能。

第二实施方式是与本实施方式所应用到的装置实施方式，本实施方式可与第二实施方式互相配合实施。第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第二实施方式中。

本发明的第四实施方式涉及一种电动振动试验方法。具体地，如图4所示，包括以下步骤：

步骤401，励磁控制装置接收用户输入的运行模式指令，并在运行模式指令为第一运行模式指令时，进入步骤402，在运行模式指令为第二运行模式指令时，进入步骤405。

在步骤402中，获取电动振动台的当前工况信息。此后进入步骤403。

步骤403中，励磁控制装置根据获取的工况信息，向电动振动台的励磁线圈驱动设备发送相对于工况信息的第一励磁控制指令；其中，工况信息包括电动振动台的加速度、励磁线圈的温度和该电动振动台接收到的功率放大器输出的电流或电压，第一励磁控制指令包括至少两个第一励磁控制信号以对应不同的工况信息。此后进入步骤404。

在步骤404中，励磁线圈驱动设备根据接收到的第一励磁控制指令，控制励磁电源提供相对于工况信息的励磁电流或励磁电压给电动振动台的励磁线圈。

此后，结束本流程。

在步骤405中，励磁控制装置向电动振动台的励磁线圈驱动设备发送第二励磁控制指令。此后进入步骤406。

在步骤406中，励磁线圈驱动设备根据接收到的第二励磁控制指令，控制励磁电源提供恒定的励磁电流或励磁电压给所述励磁线圈。

此后结束本流程。

通过针对不同的工况信息设定不同的励磁控制指令，可以在需要较低的励磁电能时，降低对励磁线圈的电能输出，以节约电能。

本实施方式是与第三实施方式的方法实施方式，本实施方式可与第三实施方式互相配合实施。第三实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第三实施方式中。

本发明的第五实施方式涉及一种电动振动试验监控系统。具体地，该系统包括硬件电路系统和电气控制系统两部分，其中的硬件电路系统主要由buck型dc-dc变换器(一种直流转换器)、adc(数模转换)模块反馈装置、基于fpga(现场可编程门阵列)的驱动装置(既励磁线圈驱动设备)、监测装置组成。电气控制系统由操作界面、驱动部分和电气控制部分组成。

此外，buck型dc-dc变换器，用于给振动台内的励磁线圈提供励磁电压和励磁电流；adc模块反馈装置，用于根据adc芯片采样得到反馈的电压/电流信号，并将该模拟量转换为数字量；基于fpga的驱动装置，与dc-dc变换器和adc模块反馈装置相连接，用于接收反馈的电压/电流信号以及计算当前励磁电源的电压/电流，并根据当前值与预设值的比较结果输出驱动控制信号；监测装置，用于采集电动振动台的频率、励磁线圈的温度、各种报警及保护等信号，实时监控系统工作时的状态。

如图5和6所示，该系统中控制励磁电流的方法如下：

首先依次启动振动台的台体风机、励磁电源、功率模块。然后通过触摸屏打开增益开关，调整增益大小，数字电位器会根据触摸屏给出的指令信号，计算增益大小。接着通过触摸屏选择运行模式，plc(即励磁控制装置)会根据接收到的信号(即运行模式指令)，运行励磁控制方法。与此同时，系统会一直监测是否有故障存在，一旦有故障存在，会立即发出报警，并关闭增益开关，依次停止功率模块、励磁电源、台体风机。若无故障，则重新循环判断系统是否出现故障。

参照图6，在该实施例中，集成两种控制励磁线圈的工作模式，当所述的工作模式为正常模式时(对应第二运行模式)，系统将一直处于较高励磁工作状态；当所述的工作模式为节能模式时(对应第一运行模式)，系统将根据振动台的不同工况信息自动调节励磁线圈的励磁电压/电流。采用节能模式运行，控制器根据所采集的模拟量参数划分为多个工作区间(即励磁工作区间)，根据每一工作区间所对应的励磁线圈的性能特点拟合出所需提供的励磁电压/电流曲线。

其具体实施过程如下：

1.运行模式选择：通过触摸屏交互，可以对励磁控制模式进行正常模式或者节能模式的切换选择。

2.正常模式：正常模式下，系统将一直处于较高励磁工作状态，触摸屏会实时励磁电源的电压/电流大小，但是不能手动调节励磁电源。

3.节能模式：如果采用节能模式运行，控制器根据所采集的模拟量参数划分为多个工作区间，根据每一工作区间所对应的励磁线圈的性能特点拟合出所需提供的励磁电压/电流曲线。通常情况下设为三个工作区间：高励磁区间、中励磁区间、低励磁区间，每一工作区间都对应不同的励磁电源设定值。

4.逻辑故障保护：为了保障振动台台体的正常安全运行，系统设有风压开关保护、门开关保护、过位移保护、油压保护等装置；当系统运行时这些保护开关触发后，系统会自动报警并停止运行。

5.参数修正：由于模拟量信号经过隔离转换处理，与实际值相比会存在微小误差。为了是系统采集数据的精确性，需要对这些参数进行校正。

此外，可以理解，在本发明各实施方式中，振动台指电动振动台。

需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，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。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。