基于虚拟仪器的多点随机振动试验控制系统的设计

虑，友好的人机界面是最重要的。控制软件需要显示的数据有试验信息、参考谱、控制谱、驱动谱、互谱相位及系统传递函数矩阵等。由于其中包括文本和图形显示方式，所以为了便于用户查看，采用多文档界面（MDI）。主界面如图4所示，其他参数设置界面及自检界面等采用对话框形式，由于参数设置界面太多，只给出参考谱参数设置界面（见图5）和公共参数设置界面（见图6）。

javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>图 3 闭环控制流程图图javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>图4 控制软件主界面

javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>图5 参考谱参数设置界面

javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>图6 公共参数设置界面

    结果分析

    根据上文的控制方案设计了一个两点随机振动控制系统，并进行了实际连台试验，验证控制算法是否可行，并对结果进行了分析讨论。

    1、开环试验结果及分析

    开环试验不进行反馈修正。其试验结果可以用来考察解耦控制环节的设计好坏。图7所示的就是开环试验结果。从图中可以看出：被控系统的共振点处和反共振点处的试验结果较差。这说明被控系统在共振点处，很小的驱动都会产生很大的响应，而且在该处同频率的干扰或噪声会被放大，从而不好控制；对于反共振点来说，为了能够在这些频率点上达到试验要求，则驱动信号在对应的频率点上的能量较大。即使对本控制点不会产生太大的响应，也可能通过系统的耦合性使其他控制点在对应的频率点上产生很大的响应。
    
    通过以上分析可以看出：对于实际系统，由于存在各种干扰或噪声，以及系统频响特性估计存在误差，所以只通过设计开环控制器（解耦矩阵）是很难达到试验规范要求的。因此，必须在开环试验的基础上加上反馈修正环节形成闭环控制，以此来不断修正控制偏差，从而达到试验要求。

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    2、闭环控制试验结果及分析

    图8所示的是闭环控制试验结果。对比开环试验结果可以明显地看出：在开环试验中超差频段上的控制谱基本被修正到报警限范围内了。

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通过对上述两点激励随机振动试验结果的分析可知，本文研究的控制方案是可行的，在一定的条件下可以得到较好的控制结果。

    结论

    由于LabWindows/CVI具有DAQ库和高级信号分析库等函数库，再结合NI-4551和NI-4472卡的优良性能，使得本人在设计开发时，把主要精力放在了控制方案和反馈修正算法的研究上，从而一旦确定了控制方案和算法就能很快设计出控制系统，然后进行实际的连台调试，验证控制算法的可行性，并发现问题改进算法，最终得到了较好的控制效果，满足了试验规范要求。因此，

    虚拟仪器技术使得仪器设备的设计开发具有很强的灵活性和扩展性，而且缩短了开发周期和节省了开发费用。

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