專利名稱：結構的節點振動控制方法、振動控制器及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種結構局部節點振動控制方法、振動控制器以及在大型柔性結構的多節點網絡振動抑制系統中的應用。
背景技術：
大型柔性結構在工程中有廣泛的應用，例如衛星天線，懸索橋等。為了使大型柔性結構在擾動激勵下振動得到抑制，并且保持其幾何形狀(特別是衛星天線)，就需要采取一些控制方法。現有方法通常采取一個主要控制點來單純局部抑制整體結構振動，但對于復雜的整個結構，往往一個控制點所到達的控制效果不能滿足設計需求。在工作過程中，機械結構主要經歷隨機振動，但值得指出的是，機械結構振動響應是其固有特性和外部施加載荷的綜合反映。當外部載荷的頻率與結構的固有頻率相等或接近時，會引起結構比較大的共振響應。或當外部載荷所含某一頻率的能量比較大時，只要它沒有作用在結構振動模態的節點上，也會導致結構產生較大的強迫振動。如果能直接抑制住結構某點的振動響應能量較大的幾階頻率成分，就可以得到該點良好的減振效果。現有的反饋諧波抑制算法(feedback harmonic cancellation, FHC) (Veres, S., Adaptiveharmonic control.1nternational Journal of Control, 2001.74(12):p.1219 -1225.)存在的問題是迭代系數U是一個定值，在迭代過程中結構響應收斂速度慢甚至發生振蕩現象。

發明內容
本發明的目的是提供一種結構局部節點振動控制方法，該方法通過提出一種變化迭代系數U的策略，改進了反饋諧頻抑制算法，提高了結構響應收斂速度，避免了振蕩現象，進一步降低每一個節點結構上的振動響應。本發明的另一目的是提供一種節點振動控制器，通過對大型柔性結構的分析，將多個傳感器和基于改進的反饋諧頻抑制算法的節點控制器布置在結構的關鍵點上，提供一種全局-局部聯合的多節點網絡振動抑制系統，可使整個結構的減振效果得到顯著提高。為達到以上目的，本發明是采用如下技術方案予以實現的:—種結構的節點振動控制方法，其特征在于，采用一個以DSP處理器為核心的振動控制器，通過該控制器中的數據采集模塊接收某一個節點結構的振動響應數據，并通過DSP傳送到一個顯示及控制單元,顯示及控制單元分析后輸出該節點結構的傳遞特性估計
和三階主要頻率Wi, i = 1,2,3, DSP根據該:Pgw)和K，將該節點結構的振動響應
數據轉換為頻域響應信號Y(e>)，接著根據改進的反饋諧頻抑制算法，算出Y (eJw)豆至少三階主要正弦成分的幅值和相位，在可編程邏輯器件PLD的協助下通過信號合成模塊合成頻域控制信號U(e>)，并輸出到該節點上控制其振動，同時該U(e>)作為相位基準被反饋回數據采集模塊，用于計算Y(e>)的相位；所述改進的反饋諧頻抑制算法的表達式為:
權利要求
1.一種結構的節點振動控制方法，其特征在于，采用一個以DSP處理器為核心的振動控制器，通過該控制器中的數據采集模塊接收某一個節點結構的振動響應數據，并通過DSP傳送到一個顯示及控制單元,顯示及控制單元分析后輸出該節點結構的傳遞特性估計'P(Jw)和三階主要頻率Wii=I, 2, 3,DSP根據該和Wi,將該節點結構的振動響應數據轉換為頻域響應信號I (eJw)，接著根據改進的反饋諧頻抑制算法，算出Y (eJw)至少三階主要正弦成分的幅值和相位，在可編程邏輯器件PLD的協助下通過信號合成模塊合成頻域控制信號U (e>)，并輸出到該節點上控制其振動，同時該U(e>)作為相位基準被反饋回數據采集模塊，用于計算Y(e>)的相位；所述改進的反饋諧頻抑制算法的表達式為:
2.一種節點振動控制器，其特征在于，采用權利要求1所述的節點振動控制方法設計，包括一個DSP處理器，該DSP通過16位數據總線和19位地址總線與一個可編程邏輯器件PLD相連，DSP通過一個數據采集模塊獲得某節點的振動響應數據，并上傳至外部的一個顯示及控制單元，DSP根據顯示及控制單元發來的該節點結構的傳遞特性估計 PlQwy和三階主要頻率Wi，將該節點結構的振動響應數據轉換為頻域響應信號Y (e>)，通過改進的反饋諧頻抑制算法，算出Y (eJW)至少三階主要正弦成分的幅值和相位，在PLD的協助下通過一個信號合成模塊來局部控制該節點的振動。
3.如權利要求2所述的節點振動控制器，其特征在于，所述數據采集模塊分兩路，每一路均由一個可編程放大器PGA和一個模數轉換器AD構成，其中一路采集某一節點的結構振動時域響應數據，經DSP轉變為頻域響應信號Y(e>);另一路采集來自信號合成模塊反饋的頻域控制信號U(e>)，作為相位基準，用于計算Y(e>)的相位；所述信號合成模塊由至少三路數字頻率合成器DDS和一個加法器構成，三路以上DDS分別產生Y(ejw)中三個以上主要振動成分相應的正弦信號，加法器將這三路以上信號合成起來作為控制信號U(e>)輸出。
4.一種權利要求2所述的節點振動控制器的應用，其特征在于，n個節點振動控制器通過通信總線連接一個顯示及控制單元，其中，n ^ 3，每個節點振動控制器的控制輸出端通過一個功放和一個振動臺連接振動抑制對象的一個節點，該節點通過一個電荷放大器和一個傳感器連接該節點振動控制器的數據采集端；所述顯示控制單元包括結構振動顯示模塊、主成份分析模塊和有限元分析模塊，來自各節點抑制單元的抑制對象各節點的振動響應數據通過通信總線輸入至結構振動顯示模塊、主成份分析模塊和有限元分析模塊，其中，有限元分析模塊分析后輸出各節點結構的傳遞特性估計主成份分析模塊分析后輸出各節點結構的三階主要頻率Wi，t=l，2，3，通過通信總線發送給各節點振動控制器，結構振動顯示模塊將各節點的振動響應數據進行分析并顯示，以振動抑制對象整體響應幅值為評價準則，實時調整 各節點振動控制器對應節點結構振動的控制。
全文摘要
本發明公開了一種結構的節點振動控制方法、振動控制器及其應用，采用一個以DSP處理器為核心的振動控制器，通過該控制器中的數據采集模塊接收某一個節點結構的振動響應數據，并根據顯示及控制單元分析后輸出該節點結構的和wi，將該節點結構的振動響應數據轉換為頻域響應信號Y(ejw)，接著根據改進的反饋諧頻抑制算法，算出Y(ejw)至少三階主要正弦成分的幅值和相位，在可編程邏輯器件PLD的協助下通過信號合成模塊合成頻域控制信號且U(ejw)，輸出到該節點上控制其振動，使其響應減小，從而起到在局部抑制的作用。
文檔編號E04B1/98GK103207630SQ20131007336
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月7日 優先權日2013年3月7日
發明者閆桂榮, 羅景琳, 董龍雷, 葛成偉, 劉振, 李 浩 申請人:西安交通大學