[发明专利]一种多激励源下管道振动的多通道主动控制系统的方法

说明书

本发明公开了一种多激励源下管道振动的多通道主动控制系统及方法，系统包括传感器、多通道主动控制器、功率放大器和次级动作器；传感器采集参考信号和误差信号；获取控制误差信号，再通过贡献量分析和相关性分析解耦各控制误差信号，利用经验模式分解方法结合解耦得到的关注频率获取控制参考信号，构成标准配置的多通道控制系统实现分布式控制，计算出所需要的控制电压；功率放大器将放大控制电压，使其达到次级动作器的有效工作电压，驱动次级作动器在管道上施加对应的力；可减小其它激励源对参考信号带来的干扰，减少参与控制算法的误差信号数量，降低系统复杂性，构成标准配置的多通道控制系统，使系统通用性上升、稳定性增强。

技术领域

本发明涉及振动线谱的主动控制领域，具体地，涉及一种多激励源下管道振动的多通道主动控制系统及方法。

背景技术

近些年来，随着科学技术迅猛发展、生产力水平空前提高，人们对结构振动和环境噪声提出了更高要求。减振降噪是目前交通运输、航空航天和核电等行业的研究热点。在现代工业中，管道作为输送介质的重要工具，被广泛应用于各系统，管道的振动噪声问题越发突出。

管道振动噪声分为两类：一类是宽带噪声，其频谱为连续谱；一类是纯频噪声，其频谱为线谱。工程中多为连续谱和线谱的组合。常常采用消振、隔振和吸振等被动控制方法，对于中高频振动有较好效果，且具有很宽的减振频带。然而被动控制需预先设定频率，缺乏自我调节功能，对低频线谱控制效果不明显。有源振动控制(AVC)克服了传统被动控制系统重量大、效率低、对低频线谱效果较差等不利因素而得到广泛应用，其基本思想：主动产生一个与待消除的振动幅值相等相位相反的振动，根据叠加原理两者会相互抵消，从而达到消除原振动的目的。多激励源下管道振动更为复杂。因此，系统深入地开展对多激励源下管道振动线谱的主动控制，既有重要的理论意义，又有重大的工程应用价值。

从控制意义上讲，线谱振动的主动控制重点在于获取控制参考信号、控制误差信号以及信号之间的解耦分析，计算输出幅值相等且相位相反的振动，使管道振动减小。针对多激励源下的管道振动，构成标准配置的多通道控制系统，即控制参考信号、控制误差信号与次级动作器数量相同，实现分布式控制，系统具有很好的适应性、通用性和稳定性。

管道振动具有如下特征：在宽频带连续谱下，几根线谱明显凸出，且线谱之间不一定存在谐频关系。为抑制线谱振动通过支吊架传递给系统，一般通过吸振器进行控制，在一定程度上缓解了振动过大的问题，但吸振器的力学性能决定了难于控制低频线谱。

常见的主动控制系统，参考传感器采集与某一激励源的振动相关但不受控制影响的信号，误差传感器采集控制的目标信号，一路误差信号对应一个次级动作器，控制器内置主动控制算法需且同时计算多路控制电压。存在如下问题：①控制系统未考虑多激励源的情况，若直接对多个参考信号简单叠加，导致其它激励源带来信号干扰；②现代工业系统多为复杂管道，误差传感器数量常多于次级动作器，即一个次级动作器需控制多个评价点的振动；③控制器同时计算多路控制电压，增加处理器的工作量，同时也会造成各通道间的信号耦合。

发明内容

为解决上述问题，本发明设计一种多激励源下管道振动的多通道主动控制系统，其原理采用计算或试验方法结合能量谱分析获取多路控制误差信号，通过贡献量分析和相关性分析进行信号解耦，并利用经验模式分解获取多路控制参考信号，使控制参考信号、控制误差信号与次级动作器数量相同，构成标准配置的多通道控制系统，大大地降低系统复杂性和增强系统稳定性。

本发明所需要解决的技术问题是提供一种多激励源下管道振动的多通道主动控制系统及方法，以降低泵等多激励源通过管道传递给支撑的低频振动线谱为目的，通过附件在管道的次级动作器施加外力来实现。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：