隨著產品測試需求的不斷提升,MIMO測試的應用愈加廣泛。這里的MIMO英譯為Multiple Input Multiple Output,即為多輸入多輸出。顯然,和單軸測試的一個輸出不同,MIMO測試至少有2個輸出。
像常見的兩個單軸振動臺的同步并激、推拉測試,都是MIMO雙臺單軸測試的應用。
PART 1 MIMO雙臺單軸測試的控制原理
MIMO控制系統中,每個激勵點信號會影響到所有或多個響應點的信號狀態,即響應點的信號變化情況是各個激勵點信號耦合疊加的結果,那么為了精確控制響應點的信號變化過程,必須解得輸入輸出的耦合模型,然后根據其逆模型組成前饋控制系統,可以解算得到各個激勵點的信號,閉環控制時,根據反饋誤差對各個激勵信號進行調整,以實現在必然精度范圍內的控制成效。同時,在線不斷订正耦合模型,以跟隨系統的時變特征和某些非線性特性。
下面以雙振動臺同步控制系統為例,對單軸控制原理進行說明。
振動臺d1激雙振動振,使c1產生振動,同時使c2產生振動;,振動臺d2激振,會同時使c1和c2產生振動。這便是多軸試驗中常見的振動耦合現象。
兩振動臺的耦可用數學模型表達為:
簡單步地如下:
其中:
[c]—系統控制點的響應;
[d]—振動臺驅動信號;
[G]—傳遞函數矩陣,表示振動臺輸入d與控制響應點響應c之間的復雜系統特点,包含:功放、振動臺、夾具、試驗件和系統的其余設備。
要實現穩定的控制,進行解耦運算,即需要補償系統使得一個獨立的輸入將產生一個獨立的輸出,因系統響應結果應與給出的參考譜[r]齐整,需引進補償矩陣[Z],以排除互耦影響,振動臺的驅動信號為:
若補償矩陣定義為:
以上便是雙臺乃至多臺振動臺/相位控制的基基础理,實際系統中,考慮到系統會受到噪聲、時變等非線性身分的影響,振動控制器必要在線订正各種身分引入的誤差,以實現多個控制點幅值/相位與參考譜。
PART 2 MIMO雙臺單軸測試的應用
細長體等結構,在單個振動臺上測試的難度很大。而通過兩個振動臺,即可輕松的實現產品的、推拉振動測試。
PART 3 VESSTA 系列MIMO控制器
VESSTA 系列MIMO控制器是一款性能優異的MIMO振動控制器。它可以和兩個振動臺組成雙臺同步、推拉測試系統,對產品進行正弦、隨機、沖擊等振動測試。
VESSTA 10EX MIMO控制器(最多72輸入)
VESSTA 21EX MIMO控制器(最多160輸入)
通過板卡數量的靈活組合,可配置2-24輸出、2-160輸入的測試系統,可以輕松滿足不同產品多樣化的MIMO振動測試需求。
PART 4 MIMO兩軸測試系統的組成
MIMO控制器和兩個振動臺,功率放大器,傳感器組成MIMO雙臺單軸測試系統。
MIMO振動控制系統組成示意圖
安裝要點:
1.MIMO控制器的輸出端口和功放的輸入端口連接;
2.功率放大器和振動臺通過專用線纜連接;
3.傳感器的輸出端和MIMO控制器的輸入端口連接;
操作要點:
測試前:開啟MIMO控制器電源,開啟功放電源,開啟功放增益;(功放增益最后開啟)
測試后:關閉功放增益,關閉功放電源,關閉控制器電源。(功放增益最先關閉)
PART 5 MIMO振動測試的類型
VESSTA 系列MIMO控制器擁有豐富的測試功能,可以滿足用戶多樣的測試需求。常見的測試模塊包括:
√ 控制
√ 正弦控制、步進正弦、共振搜索與駐留
√ 經典沖擊控制,瞬態沖擊,沖擊響應譜
√ 長時波形復現
...
在此基礎上,根據用戶的反饋和需求,我們不斷升級軟件功能,供应包括限值/下凹控
制、輸入輸出轉換、多變量控制、長方陣控制、實時數據記錄&離線分析等功能,為用戶的測試需求提供合理有效的解決方案。
PART 6 MIMO雙臺單軸測試示例
雙臺同步隨機40dB試驗
在兩個振動臺上放置一個橫臂梁結構,進行雙臺同步試驗。
40dB譜圖形狀如圖所示,有效值為8g。
注:a,b段頻率差值要求不大于40Hz。
相位譜圖如圖所示。
相关联數在0.3-0.7,譜圖如圖所示。
試驗時間5分鐘。兩只傳感器靈敏度分別為:31.4 pC/g,30.56 pC/g。
測試步驟如下:
1.打開多軸振動控制器軟件,在起始頁點擊“隨機”。
2.“振動臺參數”中,輸出1,2分別代表兩個振動臺的輸出,選擇振動臺型號或自定義振動臺參數。
3.“試驗編輯—激勵組”中,添加2個激勵組。
4.“輸入通道”中,設置2個激勵組對應的控制通道以及傳感器的輸入模式和靈敏度。
5.“輸出通道”中,設置激勵組1,2對應的輸出通道。
6.“參考譜”中,雙擊“G1,1”。在“G1,1”界面參照40dB譜圖形狀設置參考譜,并點擊“調整”按鈕,調至8g有效值。
點擊“復制到所有”,G2,2會自動和G1,1一致。
雙擊“G1,2”,在“G1,2”界面設置相干系數和相位。
7.“計劃表”中,設置量級試驗的時間。
8.檢查硬件連接無誤后,開啟功放及增益,開始試驗。測試過程如圖所示。