多台并激振动控制系统硬件的研制

　　1　引　言

　　振动环境试验是产品可靠性的重要保证,随着科技的发展,对产品可靠性和环境适应性要求不断提高,推动了振动试验设备、试验技术、试验标准等迅速发展。目前,我国绝大多数的振动试验都在单台振动台上进行。随着被试产品结构复杂化、体积大型化及产品重型化,单台激励振动试验已不能提供足够的推力,或是不能达到特定的运动水平来较真实地模拟产品实际工作环境,并达到规定的试验要求。如对于导弹之类的细长结构,需要双台或多台同步激励。在国内,多点激励振动控制技术还处于起步阶段,大多研究集中在理论方面,实用的、成熟的多点振动控制系统还在研制过程中。

　　由于多台振动试验具有明显的军事用途,美、英、日等国家对我国实行严格的禁运措施,严重制约了我国在高、精、尖武器装备、航空航天技术等方面的发展。本文针对我国多点激励控制技术的发展现状,在对多点同步振动控制的理论研究基础上,进行了系统结构研究和设计,为多台振动控制软件的开发提供可靠的平台。

　　2　系统结构分析

　　合理的系统设计是控制系统的性能与可靠性的重要保证。多点同步振动控制系统的主要特点在于同时控制多个振动台产生一致的振动试验谱,尤其是幅值和相位要保持一致。区别于单台振动试验控制仪,多点同步振动控制系统主要具有以下特点:

　　(1)双台同步控制,控制算法较复杂,计算量大大增加;

　　(2)试验结构件一般为大型、复杂结构,因此其控制以及监视通道要求较多;

　　(3)具有良好的拓展性。根据多台同步振动控制的要求,本文设计了多处理器并行处理的分布式系统结构。系统的功能采用动态适配技术,根据所使用的功能,由计算机实时配置各模块的处理软件,实现多种控制功能。

　　3　系统结构设计

　　3·1　硬件设计

　　硬件是控制仪的基本平台,是实现各类算法和运行控制软件的物理基础。根据系统设计的要求设计了分布式、模块化的硬件结构。硬件系统由信号采集和处理模块、驱动计算和输出模块、控制与通讯模块、计算机构成。系统的硬件结构如图1所示。

　　系统可由1个和多个一级子模块组成,如图1中的模块1和模块2,但仅有1个子模块(模块1)具有控制功能,其它的子模块均为测试模块。信号采集与预处理模块和驱动信号生成与输出模块是振动试验控制仪两个最基本的组成单元。信号采集与预处理模块包括信号的调理、采集、滤波、频谱分析等,在1个一级子模块中可根据需要配置2-16个该类模块。驱动信号生成与输出模块用于根据闭环计算的结果生成驱动信号,并输出至振动台。