[发明专利]基于力反馈原理的涡激振动试验装置控制系统及控制方法

摘要

本发明提供一种基于力反馈原理的涡激振动试验装置控制系统和控制方法。试验过程中采用RTOS系统，实现力反馈技术，即通过传感器得到力和速度信号，根据当前的力和速度信号计算得到下一个时刻模型的目标速度，并控制机械系统按照指令进行运动。本发明有益效果为，结合力反馈控制原理的涡激振动试验装置，通过设定质量、阻尼、刚度系数等参数模拟模型结构性能，取代了传统自激振荡装置中更换立管、弹簧、阻尼器等繁琐的试验操作，加快了试验进度，并为立管分段模型的选择提供了很大的自由度，高效快速地完成立管系列对比试验；可利用测量得到的模型受来流作用力，通过实时数值计算，得到模型相应时刻的真实运动特性。

主权项

一种基于力反馈原理的涡激振动试验装置控制系统，其特征在于，包括RTOS系统、数据采集处理器、数值模拟运算器、运动控制器、三分力仪、编码器、伺服系统，RTOS系统依次连接数据采集处理器、数值模拟运算器、运动控制器，数据采集处理器的输入端与三分力仪、编码器相连，数据采集处理器的输出端与RTOS系统相连接，运动控制器的输入端与RTOS系统相连接，运动控制器的输出端与伺服系统相连，其中：RTOS系统为实时操作系统，用于保证数据采集、数据处理、以及运动响应的实时性；数据采集处理器用于获得试验试件的受力信息、以及运动信息；数值模拟运算器用于根据设定的模拟立管模型的性能参数建立立管的物理模型，并将接收自数据采集处理器的受力信息和运动信息加载到立管的物理模型上，计算下一个采样周期内的试件运动目标信息；运动控制器用于向伺服系统发出运动指令，并根据试件运动目标信息发出控制指令，其中，运动指令用于指挥涡激振动实验装置的拖车以一定速度在拖曳水池中沿水平方向前行，控制指令用于指挥伺服系统完成目标运动。