原创 振动激振器的闭环控制的研究

最近用到了电磁振动激振器做实验，但发现这个振动台是使用开环控制的。即

使用信号发生器和电位器控制功放输出信号的大小来控制电磁振动台的振动大小。

经过Google搜索发现市面上有现成的振动控制仪，不过体积不小。价格也不菲。就有了做一个正弦控制的控制仪的想法（呵呵，感觉自己是有些妄想吧）。

以下纯属个人理解和业余时间做的实验。

我仔细看过一台振动控制仪的参数，发现它有些像

“数控信号发生器+功放电路”

以下是我对控制方式的理解：

“数控信号发生器”是设置的振动参数量，且这个振动量是通过“加速度或速度或位移”传感器信号的反馈闭环控制的。

控制方法是采集“加速度或速度或位移”传感器信号的交流信号，经过计算得到

峰值，峰峰值、有效值、平均值等。根据振动激振器在同一频率下振动输出的线性关系，进行最小二乘法的方程拟合，得到数字（DAC）控制量与振动的方程，后输出设定振动值，在进行实时的控制修正。

以下是我做的实验

1.传感器选择：振动速度传感器

2.振动激振器：最大推力10N，振幅最大2mm(P-P)，内阻8欧。

3.功放    功率：30W

4.电路采用积分得到位移进行控制。

5.DAC、ADC：采用12BIT DAC控制输出，ADC选用12BIT，100KBPS

6电源选择：开关电源双12V1.5A，+5V2A（约36W）

7单片机：AVR单片机控制，使用128*64液晶显示参数。

8信号源：miniAVR dds（串口控制）+滤波电路

9控制频率范围：20-1000Hz

实验过程发现：控制不十分准确，总存在干扰，和误差，后怀疑问题出在电源选择上（开关电源）。

以下是总结：

 1.电源无法输出瞬时的大功率（也许是我选的电源功率小了还有就是电源滤波做的不好）

2.有效值计算可能不太准确。就是ADC和DAC

的分辨率对低频控制的精度有很大影响，所以最好选16位后更高的位数。

不过实现了我原来的想法，闭环控制它是可行的。

以下是改过以后能控制到的精度:

闭环控制时间：

<=4秒(不过和控制仪比起来简直差远了人家是20mS)

控制精度:

±2(振动参数设置量)(比如:设置10.0mm/s,控制闭环最后稳定在10.0±0.2以内)

位移稳定在±3um内。

上位机使用VB编写。

以下是框图