机械系统的许多特性在频域中可以以对数方式更好地描述。在振动控制测试系统中,FFT提供的均匀频率分辨率并不理想,因为高频范围内已经足够分辨率,在低频范围内可能不够,并且控制性能也会受到影响。

例如,许多流行的随机测试标准要求在低频范围内具有高达2kHz的高分辨率。 为了满足要求,必须使用高频不需要的高分辨率(大block size)。 因此,在高频范围内,循环时间和存储空间会增加,并且频谱刷新率会降低

为了提高低频范围内的控制性能并保持合理的环路时间,在整个振动控制过程中应对低频和高频范围应用不同的分辨率。

晶钻仪器EDM提供多分辨率控制功能,可在高频范围内应用所选分辨率,在低频范围内应用8倍分辨率。由软件计算的截止频率分隔了低频和高频范围。 用户也可以选择几个相邻频率以避免系统共振或反共振。

控制算法

在实现中,使用具有不同采样率的两个不同控制回路。 假设控制系统中的采样率为Fs,我们将整个频率范围分为两个波段:(0,Fs / 20)和(Fs / 20,Fh).DeltaF是频段内的分辨率(Fs / 20,Fh),然后我们使用DeltaF / 8作为(0,Fs / 20)中的分辨率。算法中使用下采样8。图2显示了要使用的多分辨率控制方法。

随机控制中多分辨率控制 1

输出峰值检测和修改也保持不变。 在CalOutput()函数中,我们只是添加来自不同波段的数据,并将结果发送到以下检测和修改模型,就像现在使用的系统一样。

用户定义的配置文件应在初始化期间分解为2个频段,以获得低频带参考目标谱文件。 Spider 振动控制系统将同时在这两个目标谱文件上运行。

随机控制中多分辨率控制 2

测试对比

在下面的综合窗口中,测试正在运行的是400线的没有多分辨率控制的情况。

随机控制中多分辨率控制 3

蓝线是控制频谱。 绿线是目标谱。 黄色和红色线是警报线和中止线。

在这种情况下,Spider-81 振动控制仪正在运行随机测试,在低于100 Hz和200到500 Hz之间,其中有几个峰和谷并不贴合目标谱。 我们可以看到控制频谱在200 Hz至500 Hz之间非常好地匹配目标谱,但在100 Hz以下不能令人满意。 原因在本文的第一段中已有描述。

启用多分辨率控制后,低频范围内的分辨率更高,控制性能也大大提高。 控制频谱无论在低于100 Hz以及200 Hz至500 Hz之间,都贴合目标谱文件。

随机控制中多分辨率控制 4

在以上两种情况下,在综合窗口中缩放13 Hz~100 Hz范围。

上面的图表显示了congtrol(f)如何匹配profile(f),在没有多分辨率控制时。

下图显示了congtrol(f)如何匹配profile(f),在启用多分辨率控制时。

启用多分辨率控制能使congtrol(f)更好地匹配profile(f)。

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以下是更多用于比较的测试结果:(线数= 400,Fa = 2,000 Hz,ΔF= 5 Hz)。 左图中的信号保存在启用多分辨率的随机测试中。 右图中的信号保存在随机测试中,未启用多分辨率。 两个图表都显示10 Hz至2,000 Hz的频率范围。

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放大15Hz至100Hz的范围

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下表显示了每个FFT 频率下Control(f)和Profile(f)(| Control(f)-Profile(f)|)之间的分贝偏差。

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绘制两种情况下每个频率的5个信号的平均差异。

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在具有多分辨率控制的低频范围内,Control(f)和Profile(f)之间的差异更小。