由于多軸振動臺和MIMO振動控制器的發展,多輸入多輸出(MIMO)振動試驗越來越受歡迎。Mil-STD 810G方法527和IEST DTE 022工作組推薦等標準,在過去十年推動MIMO試驗的迅猛發展起到巨大的作用。國防、軍工、航空、航天、汽車和電子設備等行業將受益于多輸入所輸出振動試驗的優勢。
制造商提供許多不同類型的多軸振動臺,其中三軸振動臺是一種常用的配置。下圖是Sentek Dynamics MA-1000-4H三軸振動臺的圖片。
圖1 MA-1000-4H 三軸振動臺(圖片由Sentek Dynamics 提供)
晶鉆儀器 MIMO振動控制系統由Spider-80M多軸振動控制儀和多軸振動臺搭配組成,每個控制通道都可以定義目標譜。與單軸控制算法采用標量控制不同,MIMO控制算法采用先進的矩陣控制。
MIMO正弦振動控制可以控制多個振動臺或軸之間的相位。通過多維系統矩陣,Spider系統能夠始終確定和區分每個振動臺對整體響應的貢獻,從而保證振動控制試驗過程的準確性和安全性。
MIMO正弦測試每個驅動輸出根據目標譜產生正弦波,控制質量與單振動臺的控制質量相媲美。多分辨率預測試技術不僅提高了控制精度,而且擴大了控制頻率范圍。啟用多分辨率預測試后,預測試將先運行覆蓋整個頻率范圍的目標譜,然后運行低頻率范圍的目標譜(例如,總頻率范圍的1/4)。這樣,在低頻率范圍內將有更好的頻率分辨率來識別FRF矩陣。這有助于提高振動試驗的控制精度,特別是當正弦測試以對數方式掃描運行時。
本文討論的振動試驗在上述Sentek Dynamics三軸振動臺上進行。通過多次的MIMO正弦測試,說明多分辨率在MIMO正弦預測試里所起的作用:
1.典型的MIMO正弦測試,頻率范圍達500Hz;
2.采用多分辨率預測試的MIMO正弦測試,頻率范圍達500Hz;
3.采用多分辨率預測試的MIMO正弦測試,頻率范圍達1500Hz;
為了進行比較,先做頻率范圍達500Hz的典型MIMO正弦測試。下面的測試截圖說明MIMO正弦控制測試運行效率高、控制精度高。
圖2 MIMO Sine(MIMO正弦測試),500Hz 未啟用多分辨率控制
這是一個典型的MIMO正弦測試,三個軸的控制效果都很好。
啟用多分辨率預測試功能,再次做頻率范圍500Hz的MIMO正弦測試,下面的截圖是控制效果。
比較兩張圖的控制信號,很明顯這張圖的控制效果更好。
現在我們做啟用多分辨率預測試的寬頻率范圍的MIMO正弦測試,這次測試的頻率范圍達1500Hz,控制效果很好。
以上試驗結果證實了多分辨率預測試提高了MIMO正弦測試的控制精度,擴大了頻率控制范圍。