一种振动自动化校准系统及校准方法
【专利摘要】本发明提供了一种振动自动化校准系统及校准方法，属于振动计量校准领域。本振动自动化校准系统包括控制部分和测量部分；所述控制部分用于控制振动台的频率和振幅；所述测量部分用于振动台振幅和相位的测量以及振动测量元件输出信号的测量；所述控制部分包括函数发生器、幅度控制器、功率放大器、自适应控制算法模块和模糊控制算法模块；所述函数发生器根据计算机命令输出指定频率F和电压幅值Uci的正弦信号，所述正弦信号经过幅度控制器后，输出给功率放大器，以驱动振动台起振；所述自适应控制算法模块根据输入信号计算出相应的输出信号。
【专利说明】一种振动自动化校准系统及校准方法
【技术领域】
[0001]本发明属于振动计量校准领域，具体涉及一种振动自动化校准系统及校准方法。【背景技术】
[0002]传统的计量校准设备大部分都是手工操作，或者使用国外的校准系统。手工计量校准费时费力，在任务量大的情况下，还容易出错。国外的自动化校准系统费用较高，低频控制系统较慢，经比较spektra公司的控制系统在0.4Hz的时候要50个周期，控制系统调整慢，而且在振级控制中容易产生死区，无法进行精确的振级控制。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种振动自动化校准系统及校准方法，自动化程度较高，计算精确，控制稳定可靠，校准快速的振动计量校准系统，可使计量检定工作人员摆脱大量的、重复性的劳动任务，有效的减少因繁重重复任务导致出错的情况，极大提高劳动效率。
[0004]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0005]一种振动自动化校准系统，包括控制部分和测量部分；所述控制部分用于控制振动台的频率和振幅；所述测量部分用于振动台振幅和相位的测量以及振动测量元件输出信号的测量；
[0006]所述控制部分包括函数发生器、幅度控制器、功率放大器、自适应控制算法模块和模糊控制算法模块；
[0007]所述函数发生器根据计算机命令输出指定频率F和电压幅值Ucd的正弦信号，所述正弦信号经过幅度控制器后，输出给功率放大器，以驱动振动台起振；
[0008]所述自适应控制算法模块根据输入信号计算出相应的输出信号，所述输入信号包括两部分，一部分为测量部分测出的振动幅值，这个信号是反馈量，另一部分是上次的执行电压值，即上一次自适应控制算法模块计算出的电压值并通过模糊算法修正后的电压值，也就是通过计算机和函数发生器通讯，最后函数发生器执行的输出值；
[0009]所述模糊控制算法模块在这个控制系统中是属于辅助控制，其根据输入的指定频率F，对自适应控制算法模块算出的执行电压值进行约束得到电压控制增量Ui,将所述电压控制增量Ui加上上次的执行电压值得到当前需要执行的电压值，然后输出给函数发生器。
[0010]在控制阶段，测量部分测量振动台的振动幅值，并将振动幅值反馈到所述自适应控制算法模块，在测量阶段，测量部分输出振动台的振动物理信息。也就是说，测量部分有俩个作用，一个是在控制中，测量振动幅值，并反馈到控制算法中，当振动幅值达不到或者超过设定的振动幅值，就进入到控制算法中，计算下一步需要让信号源输出的电压值，当测量单元测量的振动幅值和目标设定值在允许的范围内，并且保证幅值稳定的情况下，就进入到测量阶段，还是通过测量部分进行测量，并输出测量结果。
[0011]一种利用所述振动自动化校准系统实现的校准方法，采用自适应控制与模糊控制相结合对振动台的频率和振幅进行控制；
[0012]所述自适应控制是这样实现的:
[0013]设定:as为加速度目标设定值，由使用者输入，Bcd为加速度当前值，Ucd为信号源当前电压值，Bi为加速度增量，Ui为电压控制增量，B0为初始加速度，是控制开始给一个Utl电压激励得到的加速度，kp为限制系数；
[0014]其中，初始加速度％是这样得到的:计算机命令函数发生器发出频率F和初始电压Utl，这是一个初始激励值，当函数发生器输出这个频率F和Utl后，振动台会发生初始振动，相当于一个激励信号，其加速度通过测量部分测量得到，即得到初始加速度％ ；
[0015]加速度当前值ac;i是测量部分测量得到的实时加速度值，是最新的当前的；
[0016]电压控制增量Ui是这样的得到的:通过自适应控制算法模块计算出，并经过模糊控制算法模块进行修正得到执行电压值；
[0017]所述自适应控制算法模块采用的计算公式如下:
【权利要求】
1.一种振动自动化校准系统，其特征在于:所述振动自动化校准系统包括控制部分和测量部分；所述控制部分用于控制振动台的频率和振幅；所述测量部分用于振动台振幅和相位的测量以及振动测量元件输出信号的测量； 所述控制部分包括函数发生器、幅度控制器、功率放大器、自适应控制算法模块和模糊控制算法模块； 所述函数发生器根据计算机命令输出指定频率F和电压幅值Ucd的正弦信号，所述正弦信号经过幅度控制器后，输出给功率放大器，以驱动振动台起振； 所述自适应控制算法模块根据输入信号计算出相应的输出信号，所述输入信号包括两部分，一部分为测量部分测出的振动幅值，这个信号是反馈量，另一部分是上次的执行电压值； 所述模糊控制算法模块根据输入的指定频率F，对自适应控制算法模块算出的执行电压值进行约束得到电压控制增量Ui,将所述电压控制增量Ui加上上次的执行电压值得到当前需要执行的电压值，然后输出给函数发生器。
2.根据权利要求1所述的振动自动化校准系统，其特征在于:在控制阶段，测量部分测量振动台的振动幅值，并将振动幅值反馈到所述自适应控制算法模块； 在测量阶段，测量部分输出振动台的振动物理信息。
3.一种利用权利要求1或2所述振动自动化校准系统实现的校准方法，其特征在于:所述方法采用自适应控制与模糊控制相结合对振动台的频率和振幅进行控制。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:所述自适应控制是这样实现的: 设定:as为加速度目标设定值，由使用者输入，Bcd为加速度当前值，Ucd为信号源当前电压值，a,为加速度增量，Ui为电压控制增量，a0为初始加速度，是控制开始给一个Utl电压激励得到的加速度，kp为限制系数； 所述自适应控制算法模块采用下面的公式计算得到电压值Uci:
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于:所述初始加速度％是这样得到的:计算机命令函数发生器发出频率F和初始电压Utl，这是一个初始激励值，当函数发生器输出这个频率F和Utl后，振动台会发生初始振动，相当于一个激励信号，其加速度通过测量部分测量得到，即得到初始加速度 所述加速度当前值是测量部分测量得到的实时加速度值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于:所述模糊控制是这样实现的: 所述模糊控制算法模块采用下面的公式对电压值进行Uci约束: (I)对增量Ui收拢控制
【文档编号】G05B13/02GK104035329SQ201410312352
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】刘爱东 申请人:中国计量科学研究院