由于多轴振动台和MIMO振动控制器的发展,多输入多输出(MIMO)振动试验越来越受欢迎。Mil-STD 810G方法527和IEST DTE 022工作组推荐等标准,在过去十年推动MIMO试验的迅猛发展起到巨大的作用。国防、军工、航空、航天、汽车和电子设备等行业将受益于多输入所输出振动试验的优势。
制造商提供许多不同类型的多轴振动台,其中三轴振动台是一种常用的配置。下图是Sentek Dynamics MA-1000-4H三轴振动台的图片。
图1 MA-1000-4H 三轴振动台(图片由Sentek Dynamics 提供)
晶钻仪器 MIMO振动控制系统由Spider-80M多轴振动控制仪和多轴振动台搭配组成,每个控制通道都可以定义目标谱。与单轴控制算法采用标量控制不同,MIMO控制算法采用先进的矩阵控制。
MIMO正弦振动控制可以控制多个振动台或轴之间的相位。通过多维系统矩阵,Spider系统能够始终确定和区分每个振动台对整体响应的贡献,从而保证振动控制试验过程的准确性和安全性。
MIMO正弦测试每个驱动输出根据目标谱产生正弦波,控制质量与单振动台的控制质量相媲美。多分辨率预测试技术不仅提高了控制精度,而且扩大了控制频率范围。启用多分辨率预测试后,预测试将先运行覆盖整个频率范围的目标谱,然后运行低频率范围的目标谱(例如,总频率范围的1/4)。这样,在低频率范围内将有更好的频率分辨率来识别FRF矩阵。这有助于提高振动试验的控制精度,特别是当正弦测试以对数方式扫描运行时。
本文讨论的振动试验在上述Sentek Dynamics三轴振动台上进行。通过多次的MIMO正弦测试,说明多分辨率在MIMO正弦预测试里所起的作用:
1.典型的MIMO正弦测试,频率范围达500Hz;
2.采用多分辨率预测试的MIMO正弦测试,频率范围达500Hz;
3.采用多分辨率预测试的MIMO正弦测试,频率范围达1500Hz;
为了进行比较,先做频率范围达500Hz的典型MIMO正弦测试。下面的测试截图说明MIMO正弦控制测试运行效率高、控制精度高。
图2 MIMO Sine(MIMO正弦测试),500Hz 未启用多分辨率控制
这是一个典型的MIMO正弦测试,三个轴的控制效果都很好。
启用多分辨率预测试功能,再次做频率范围500Hz的MIMO正弦测试,下面的截图是控制效果。
比较两张图的控制信号,很明显这张图的控制效果更好。
现在我们做启用多分辨率预测试的宽频率范围的MIMO正弦测试,这次测试的频率范围达1500Hz,控制效果很好。
以上试验结果证实了多分辨率预测试提高了MIMO正弦测试的控制精度,扩大了频率控制范围。