多输入多输出(MIMO)振动控制vs单振动器振动控制

振动测试源于20世纪60年代。目前，振动控制系统已发展为基于网络的第四代系统。在过去的几十年里，振动测试被运用于各行各业，为现代工业的发展做出了巨大贡献。许多产品都是通过振动控制测试来完成合格验证，以确保其满足在发射、操作或运输等环境中能够生存的条件。

随着多振动器系统的开发，多输入多输出(MIMO)控制器的可用性，MIMO测试早在几十年前就开始出现。由于标准的准备就绪(如：Mil STD 810G, Method 527和IEST DTE 022工作组推荐)，MIMO测试在过去的十年中获得了巨大的发展势头。越来越多的振动测试系统不仅被我们的军事和国防工业采用，而且还被国家宇航局、汽车和许多其他的工业商业所采用。

下图展示了由Sentek Dynamics提供的三轴振动台。

Sentek Dynamics提供的三轴振动台

在现实世界中，结构振动拥有来自各个方向的激励源。为了模拟真实的振动环境，测试需要在多个方向同时进行。对于许多应用程序来说，由于不同的原因，需要进行MIMO测试，例如使用单一振动台进行大型的结构测试，该振动台在没有大量固定装置的情况下不能被激励，或在这个大型结构测试中单一振动台所提供的能量不足。此外，还有一些测试需要同时进行多轴激励(仅平移，或旋转平移)。当SDOF测试不能合理分配振动能量以满足这一特定要求时，建议采用MIMO测试。

此外，MIMO测试由多个振动器组成，同时在多个方向上进行激励，将整体测试时间与单振动台测试相比较，避免了台面固定和改变振动台方向所花费的时间 (例如，从垂直方向到水平方向)。一般来说，MIMO测试以可控的方式将振动能量分布在一个以上的轴上，而不依赖于测试物的动态分布。测试物的物理结构是其长细比高，因此单振动台测试必须依靠测试物的动态来分配能量。对于大而重的测试物，可能需要一个以上的振动器来提供足够能量进行这个项目的测试。

晶钻仪器的Spider MIMO振动控制系统利用多个振动器和多个控制通道，并为这些通道指定配置文件。与单振动器控制的标量方式相比，MIMO控制的控制过程被扩展成先进的矩阵方式。

MIMO随机控制，如MIMO正弦控制，可以控制振动器和轴之间的相位。通过维持一个多维系统矩阵，Spider系统总是能够确定每个振动器对整体响应的影响，并适当地对每个振动器进行区分，从而确保正确、准确、安全的控制。在一个随机测试中，MIMO每个配置文件有一个控制，从而产生的是真正的随机。单振动器随机控制所提供的控制质量是MIMO随机控制固有的。当非线性响应发生时，自适应控制保证快速均衡和精确控制。这也减少了实现全面测试所需的时间。

如以下MIMO随机控制截图所示，常用的载波传输剖面图用于控制三轴振动筛系统的横向、纵向和垂直振动方向。