[发明专利]一种基于CompactRIO的实时主动减振系统及减振方法

说明书

本发明提出了一种基于CompactRIO的实时主动减振系统及减振方法。所述主动减振系统包括：数据采集模块、数据处理模块、控制信号输出模块、作动抑振模块，所述数据采集模块用于获取被控系统的原始振动信号；所述数据处理模块用于根据原始振动信号通过控制算法的运算获得控制分量；所述控制信号输出模块用于将控制分量转换为模拟信号输出；所述作动抑振模块用于根据控制模拟信号对被动系统的振动进行抑制。本发明基于简化的迭代学习控制策略的软硬件平台设计方案，所依据的迭代学习控制策略将实现有限区间上的完全跟踪任务，通过对系统进行控制尝试，以输出信号与目标信号的偏差修正不理想的控制信号，提高系统的跟踪性能。

技术领域

本发明涉及结构动力学振动主动控制领域，具体涉及一种基于CompactRIO的实时主动减振系统及减振方法。

背景技术

在诸多工程技术领域，结构不必要的振动及环境噪声扰动将对结构的性能造成一定的影响，结构长久的损耗更可能引发十分严重的后果。振动主动控制是一种“以动制动”的控制方式，在振动控制过程中，根据所检测到的振动信号应用一定的控制策略，经过实时计算，进而驱动作动器对控制目标施加一定的影响，达到抑制或消除振动的目的。振动主动控制能够有效地抑制扰动，具有自适应强、功耗低，应用广等特点，使其成为近年来振动控制领域研究的热点。

随着新材料技术的发展，功能材料也越来越丰富，功能材料通常有两类，一类是对外界刺激（如：声、光、电、磁、力）产生反应，通常称为感知材料，可做成各种传感器。另一类是对外部环境条件发生变化产生响应，称为智能材料，适合做成各种驱动器。其中压电材料特有的力电耦合正逆压电效应使其在工程中应用范围不断扩大，尤其是结构振动控制领域中，压电智能材料因具有自感知、自适应、自调节、高频宽、易成形、方便粘贴于结构表面或埋置于结构内部等特性，而成为弹性结构主动控制中最受欢迎的智能材料。

LabVIEW作为图形化的编程开发环境，是工业界公认的标准的数据采集和仪器控制软件。其开发环境组成有：前面板，后面板以及图标/连接器三部分。前面板是图形化交互界面，用于设置输入数值和观察输出值，类似于传统仪器的人工操作面板。后面板则包含虚拟仪器程序的图形化源代码，通过选取并连接各功能模块，无需文本编程就可实现程序的逻辑功能。LabVIEW RT在LabVIEW的基础上增添了实时控制模块，在保持原有图形化编程特点的基础上，在相关硬件或软件时钟的支持下提供了实时控制功能，为开发实时测控系统提供了一个很好的解决方案。

现有的基于压电智能材料的结构振动主动控制测控系统多受限于层合压电结构本身的动力学建模，即被控结构模型的变更将对控制效果产生较大影响，测控系统的普适性不高。因此有必要加以改进，提高测控系统的实用性。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明提出一种基于CompactRIO的实时主动减振系统，通过软硬件协作达到对结构的主动减振目的，实现工程人员实时的数据处理及响应监测。

本发明的另一目的是提供一种基于CompactRIO的实时主动减振方法。

技术方案：一种基于CompactRIO的实时主动减振系统，包括：数据采集模块、数据处理模块、控制信号输出模块、作动抑振模块，所述数据采集模块用于获取被控系统的原始振动信号；所述数据处理模块用于根据原始振动信号通过控制算法的运算获得控制分量；所述控制信号输出模块用于将控制分量转换为模拟信号输出；所述作动抑振模块用于根据控制模拟信号对被动系统的振动进行抑制。

其中，所述数据采集模块包括加速度传感器、PCB传感器电缆，加速度传感器用于测量被控系统的实时加速度信号，PCB传感器电缆用于将传感器连接至数据处理模块，将传感器测得的信号传输至数据处理模块。