專利名稱：緊迫控制不穩(wěn)定性的檢測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
背景技術(shù)：
在控制系統(tǒng)中，術(shù)語“不穩(wěn)定性”一般是指存在具有連續(xù)增加的振幅的振蕩。然而，如本文所用，術(shù)語“不穩(wěn)定性”是指存在系統(tǒng)的至少一個振蕩模式的不期望振幅。該不期望振幅可以是間歇的、恒定的或連續(xù)增加的。振蕩可能由各種原因?qū)е?。振蕩可以是共振的結(jié)果，其中在閉環(huán)或開環(huán)系統(tǒng)中在其自然頻率下激勵該模式。結(jié)果是線性不穩(wěn)定性。 振蕩可以是具有負阻尼的自由振動的結(jié)果，其中控制器刺激頻率是無關(guān)的但是提供電能。結(jié)果是自激振動。在向目標(biāo)施加刺激的控制系統(tǒng)中，振蕩可能由非線性特性例如摩擦或反沖導(dǎo)致。結(jié)果是極限循環(huán)振蕩。不同于由線性不穩(wěn)定性導(dǎo)致的振蕩，極限循環(huán)振蕩是飽和的并且其振幅不增長。圍繞是極限循環(huán)振蕩的控制環(huán)的總相位滯后正好是360度并且環(huán)路增益是一致的。由極限循環(huán)或其它振蕩導(dǎo)致的不穩(wěn)定性發(fā)作是難以在具有單通道的控制系統(tǒng)中探知的。由于難以識別導(dǎo)致初始不穩(wěn)定性的通道，因此在具有多通道的控制系統(tǒng)中困難甚至更大。此外，一個不穩(wěn)定通道可導(dǎo)致許多通道變得不穩(wěn)定。存在迅速檢測和控制極限循環(huán)振蕩和具有不期望振幅的其它振蕩導(dǎo)致的不穩(wěn)定性的需求。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在向目標(biāo)施加刺激的系統(tǒng)中檢測緊迫控制不穩(wěn)定性。該系統(tǒng)提供代表系統(tǒng)參數(shù)的參數(shù)信號，該系統(tǒng)參數(shù)表示向目標(biāo)施加刺激時目標(biāo)的振蕩。該方法包含監(jiān)控參數(shù)信號的被選頻帶中主音調(diào)的最大振幅；以及如果最大振幅持續(xù)超過指定時段，則采取行動以避免緊迫控制不穩(wěn)定性。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種方法包含使用效應(yīng)器向目標(biāo)施加刺激；生成代表參數(shù)的信號，該參數(shù)表示向目標(biāo)施加刺激時目標(biāo)的振蕩；監(jiān)控參數(shù)信號的多個不同頻帶的每個頻帶中主音調(diào)的最大振幅；以及選擇性地調(diào)整控制參數(shù)，否則該控制參數(shù)趨向于在特定頻率下觸發(fā)振蕩模式。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種系統(tǒng)包含效應(yīng)器，其用于向目標(biāo)施加刺激；傳感器，其用于測量表示在向目標(biāo)施加刺激時目標(biāo)的振蕩的參數(shù)；以及控制器，其監(jiān)控參數(shù)信號的被選頻帶中主音調(diào)的最大振幅，并且如果最大振幅持續(xù)超過指定時段，則采取行動以避免緊迫控制不穩(wěn)定性。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種系統(tǒng)包含效應(yīng)器，其用于向目標(biāo)施加刺激；傳感器，其用于測量表示在向目標(biāo)施加刺激時目標(biāo)的振蕩的參數(shù)；以及第一控制器，其具有趨向于在特定頻率下觸發(fā)振蕩模式的可調(diào)整參數(shù)。該系統(tǒng)進一步包含第二控制器，其對傳感器作出響應(yīng)，用于確定所測量參數(shù)的多個頻帶的每個頻帶中主音調(diào)的最大振幅；并且自動調(diào)整這些參數(shù)以便不在特定頻率下觸發(fā)這些振蕩模式。


圖I是向目標(biāo)施加刺激的系統(tǒng)的示意圖。圖2和圖3是控制系統(tǒng)中不穩(wěn)定性的示意圖。圖4是在向目標(biāo)施加刺激的系統(tǒng)中檢測緊迫控制不穩(wěn)定性的方法的示意圖。
圖5是檢測并避免由極限循環(huán)振蕩導(dǎo)致的控制不穩(wěn)定性的方法的示意圖。圖6是比例積分微分控制的示意圖。圖7是模型參考自適應(yīng)控制的示意圖。圖8是銑床的示意圖。圖9是飛行器機翼的液力系統(tǒng)的示意圖。圖10是檢測緊迫控制不穩(wěn)定性的控制器的硬件實施方式的示意圖。
具體實施例方式參考圖1，其圖示說明系統(tǒng)110，該系統(tǒng)110包括向目標(biāo)100施加刺激的效應(yīng)器120。該刺激可以是壓力、力、位置、溫度、速度或其它，或這些刺激的結(jié)合。例如，刺激效應(yīng)器120可包括至少一個致動器。傳感器130監(jiān)控表示目標(biāo)100的振蕩行為的反饋或另一參數(shù)。傳感器130生成參數(shù)信號0SC。在一些實施例中，信號OSC可以是閉環(huán)系統(tǒng)的反饋。在其它實施例中，信號OSC可代表針對振蕩監(jiān)控的另一參數(shù)(例如壓力控制系統(tǒng)中的振動，其中壓力信號是實際反饋)。系統(tǒng)110進一步包括用于控制刺激效應(yīng)器120的控制器140?？刂破?40可以是開環(huán)或閉環(huán)的，其生成響應(yīng)于參數(shù)信號OSC控制刺激的控制信號CS。在系統(tǒng)110的操作期間，也可向目標(biāo)100施加外部刺激。例如，在目標(biāo)100上方的氣流可能向目標(biāo)100施加空氣動力。這些外部刺激不是由刺激效應(yīng)器120施加的。系統(tǒng)110可以是簡單的或復(fù)雜的。簡單系統(tǒng)可包括具有開環(huán)控制的單通道。復(fù)雜系統(tǒng)例如飛行器機翼致動器系統(tǒng)可具有多通道，該多通道具有閉環(huán)控制。圖2和圖3是施加到目標(biāo)100的單個循環(huán)的正弦力隨時間變化的時域和頻域表示。頻域表示示出了在2. 5Hz下施加的較高振幅分量310。該較高振幅分量310對應(yīng)于操作條件。頻域表示也示出了在大約80Hz下的較低振幅分量320。箭頭330指示分量320在頻譜范圍上變化(例如土 10Hz)。該變化可以是改變參數(shù)例如改變系統(tǒng)的共振頻率的液壓致動器的位置行程的結(jié)果。該較低振幅分量320可以是共振。如果其振幅足夠高，則該共振可表示不穩(wěn)定性的發(fā)作。然而，對于該特別示例，較低振幅分量320代表由極限循環(huán)振蕩導(dǎo)致的不穩(wěn)定性。極限循環(huán)振蕩通常是正弦的。然而，極限循環(huán)振蕩可以是非正弦的。例如，由靜摩擦和庫侖摩擦導(dǎo)致的不穩(wěn)定性產(chǎn)生特性上是用較低頻率成形的三角形的極限循環(huán)振蕩。在低于臨界速度移動時，振蕩波形將呈鋸齒狀。反沖非線性可導(dǎo)致稍微類似于方波成形的極限循環(huán)振蕩。在一些實例中，極限循環(huán)振蕩可能具有不穩(wěn)定的頻率成分，并可能表現(xiàn)為具有多諧波的方波。在這些波形中諧波的能量貢獻可能大于基波?，F(xiàn)在另外參考圖4，其圖示說明在控制器/控制裝置140中實施的用于檢測并避免由極限循環(huán)振蕩和具有不期望振幅的其它振蕩導(dǎo)致的控制不穩(wěn)定性的方法。在方框410處，生成參數(shù)信號0SC。參數(shù)信號OSC代表參數(shù),該參數(shù)表示向目標(biāo)100施加刺激時目標(biāo)100的振蕩。在方框420處，控制器140監(jiān)控參數(shù)信號OSC的被選 頻帶中主音調(diào)的最大振幅。如果最大振幅持續(xù)(例如超出閾值)超過指定時段，則假定出現(xiàn)緊迫控制不穩(wěn)定性。振幅可持續(xù)超過頻譜范圍。因此，譜帶而不是特定頻率被監(jiān)控。在一些實施例中，可通過目標(biāo)100和系統(tǒng)110的先驗知識確定主音調(diào)。例如，主音調(diào)可以是系統(tǒng)110的驅(qū)動頻率的倍數(shù)。驅(qū)動頻率可被監(jiān)控為誤差(即命令和反饋之差)的函數(shù)。在其它實施例中，可通過分析參數(shù)信號OSC的頻域表示來得到主音調(diào)。例如，在通過執(zhí)行FFT分析參數(shù)信號OSC時，可以構(gòu)造出第一列是頻率且第二列是對應(yīng)頻率的振幅的矩陣。對于圖3的表示，例如如果針對超過IOlbs的振幅搜索矩陣，則將在2. 5Hz處發(fā)現(xiàn)一個振幅(2701bs)，并且在80Hz處發(fā)現(xiàn)另一振幅(501bs)。由于系統(tǒng)110在2. 5Hz處被驅(qū)動，該頻率/振幅將被忽略。在方框430處，如果最大振幅超出閾值超過預(yù)定時段，則采取行動以避免緊迫控制不穩(wěn)定性。行動的示例包括但不限于關(guān)閉系統(tǒng)110、提供操作員干涉的警告，以及改變控制器140的增益以避免不穩(wěn)定性。作為改變增益的示例，驅(qū)動頻率被監(jiān)控，并且如果超出誤差界限，則降低控制器140的比例增益。這將是有益的，例如在系統(tǒng)110需要在其共振頻率處或接近其共振頻率被驅(qū)動時。圖4的方法提供一種迅速且簡單的途徑來避免控制不穩(wěn)定性，例如極限循環(huán)振蕩。不需要與頻譜峰值的相關(guān)性。不需要相位信息的分析。忽略了低于特定振幅值的振蕩。僅監(jiān)控最大振幅和對應(yīng)頻率成分以確定控制不穩(wěn)定性是否緊迫。觸發(fā)振蕩可被檢測并且期望的行動在僅一個振蕩周期之后被調(diào)用。圖4的方法可在邊沿等于、小于或大于目標(biāo)頻率的有界頻譜區(qū)域中檢測振蕩。該方法也檢測有界頻譜區(qū)域是否缺少振蕩。例如，控制器140具有振蕩處于有界頻譜區(qū)域中的默認條件。不期望環(huán)境因素或其它因素可能導(dǎo)致該振蕩的頻率移出有界區(qū)域，觸發(fā)控制器140指定的適當(dāng)行動。僅檢測主音調(diào)適用于是正弦的振蕩。然而，本文的方法并不局限于此。本文的方法也可檢測具有諧波的振蕩信號的不穩(wěn)定性。通過監(jiān)控主音調(diào)加上該音調(diào)的諧波的能量，由非正弦極限循環(huán)振蕩導(dǎo)致的緊迫控制不穩(wěn)定性可被檢測并避免。在某些系統(tǒng)中，基頻的振蕩可能是低振幅，但在諧波上可能存在破壞能量。控制器140可評估跨頻譜的能量成分。一個示例是導(dǎo)致方波型波形的極限循環(huán)振蕩，其中貢獻是基頻的奇次諧波。控制器140可發(fā)現(xiàn)跨頻譜范圍的峰值并識別其為諧波，并且在振幅上求和從而得到總數(shù)。本文的方法不限于極限循環(huán)振蕩。其也可檢測由于共振激勵和具有負阻尼的振蕩(自激振動)的不穩(wěn)定性。本文的方法可應(yīng)用于緩慢系統(tǒng)例如成批加工和熱處理。本文的方法可應(yīng)用于較快系統(tǒng)例如航海導(dǎo)航，以及更快的系統(tǒng)例如液力和電力與位置致動器。這些較快系統(tǒng)的示例包括工業(yè)和醫(yī)療機械和機器人、機動車和飛行器實驗室測試以及飛行控制。現(xiàn)在參考圖5，其圖示說明用于檢測并避免由在所測量參數(shù)上檢測的振蕩導(dǎo)致的控制不穩(wěn)定性的方法的實施例。在方框510處，正在評估的系統(tǒng)向目標(biāo)施加刺激。可響應(yīng)于控制信號施加刺激，或者刺激可以是間接能量輸入例如銑床上的速度和進料。在方框520處，執(zhí)行傳感器信號和獲取以產(chǎn)生目標(biāo)的振蕩行為的時域數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可用數(shù)字或模擬模式獲取。該時域數(shù)據(jù)是周期性更新的。
在方框530處，時域數(shù)據(jù)被變換成頻域表示?？墒褂靡韵伦儞Q方法例如快速傅里葉變換(FFT)、零交叉/時間間隔/峰到峰最優(yōu)化Goertzel濾波或頻率到電壓轉(zhuǎn)換。如果主音調(diào)是先驗已知的，則例如Goertzel濾波的方法比FFT更有利。不同于FFT, Goertzel濾波不需要樣本大小為二的冪，并可僅搜索感興趣的頻率。如果主音調(diào)不是先驗已知的，則時域數(shù)據(jù)可經(jīng)FFT轉(zhuǎn)換到頻域。在每個單元中的值將是不同頻率下的振幅?？梢栽诿看潍@取數(shù)據(jù)時執(zhí)行FFT。主頻可隨時間變化。此外，取決于獨立因素，主頻可間歇出現(xiàn)。因為這些原因，在大多數(shù)實體系統(tǒng)中，可能在每個后續(xù)時域數(shù)據(jù)集中搜索全部頻率。譜帶可被良好定義，同時主音調(diào)在該頻帶內(nèi)變化。對于一些系統(tǒng)，頻域變換可完全跳過。例如，通過確定通帶中振蕩的AC耦合零交叉及其峰值，可在時域中直接計算振蕩。在方框540處，發(fā)現(xiàn)最大振幅和對應(yīng)頻率(S卩，在最大振幅處的頻率)。在方框550處，為界限評估最大振幅和對應(yīng)頻率。如果最大振幅不超過閾值(方框560)，則處理一組新的時域數(shù)據(jù)(方框520到550)。如果最大振幅超過閾值并且對應(yīng)頻率在譜帶內(nèi)，則為持續(xù)性評估數(shù)據(jù)(方框570)。如果尚未滿足持續(xù)性標(biāo)準(zhǔn)(方框580)，則處理一組新的時域數(shù)據(jù)(方框520到550)。如果已滿足持續(xù)性標(biāo)準(zhǔn)(方框580)，則檢測到不可接受的振蕩事件和/或假設(shè)存在緊迫不穩(wěn)定性。因此，采取行動以降低振蕩的振幅。在圖5的示例中，控制增益被調(diào)整(方框590)。不期望振蕩被如此迅速地檢測到以至于在必須關(guān)閉系統(tǒng)之前具有足夠時間來調(diào)整增益。增益調(diào)整可以是操作的“一次(one shot)”模式或“可再觸發(fā)”模式或“連續(xù)”模式。如果避免行動包括降低增益，則在一次模式中，增益在不穩(wěn)定性出現(xiàn)時降低，但不在系統(tǒng)穩(wěn)定時提高。在可再觸發(fā)模式中，增益可在系統(tǒng)已實現(xiàn)穩(wěn)定操作時提高并在不穩(wěn)定性發(fā)作時降低(其意味著滯后(hysteresis))。在連續(xù)模式中，所測量參數(shù)的主音調(diào)(例如在控制液力時測試樣本的振動)被監(jiān)控，并且增益作為該參數(shù)的振幅的函數(shù)被調(diào)整。增益可具有最大和最小極限。增益可恒定變化，因此維持增益裕度(參見圖6)。該連續(xù)模式允許系統(tǒng)以最大響應(yīng)操作，即使系統(tǒng)參數(shù)(設(shè)施)可能改變。在此方法的一些實施例中，僅單譜帶可在系統(tǒng)操作期間被監(jiān)控。在其它實施例中，多譜帶可被同時監(jiān)控。頻譜的不同部分可被分析從而調(diào)整不同的控制參數(shù)。具有趨向于在特定頻率下觸發(fā)振蕩模式的可調(diào)整參數(shù)例如增益調(diào)整、插入水平、強制因素等的任何控制可受益于選擇性頻率范圍探測。例如，可在比例積分微分(PID)控制或模型參考自適應(yīng)控制中同時分析多個譜帶。現(xiàn)在參考圖6，其圖示說明根據(jù)本發(fā)明的方法調(diào)整增益的簡化PID控制。盡管過多的比例、積分和微分增益可能在不同系統(tǒng)中具有不同影響，但在該簡化控制中，提高積分器增益將導(dǎo)致低頻振蕩，過多的比例增益將導(dǎo)致相對中頻振蕩，并且過多的微分增益將激勵較高頻模式。在操作期間，在求和結(jié)點610中從所測量的參數(shù)OSC中減去命令或其它參考信號(CMD)，從而產(chǎn)生誤差信號(ERR)。在方框620和630中所測量的參數(shù)OSC也被轉(zhuǎn)換為頻域表示并被分析頻率成分和量級。方框640為調(diào)度確定頻譜標(biāo)準(zhǔn)。如果頻率峰值在微分增益調(diào)整的頻譜標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)(高頻分量)，則微分增益被自動調(diào)整。可通過選擇增益調(diào)度641中的 速率并將誤差信號乘以所選擇的速率(方框642)來執(zhí)行該調(diào)整。因此降低參數(shù)信號的高頻分量的延遲峰值。如果頻率峰值在積分增益調(diào)整的頻譜標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)(低頻分量)，則積分增益和百分比貢獻被自動調(diào)整?？赏ㄟ^從調(diào)度644中選擇增益項并將累積誤差乘以該增益項(方框646)來執(zhí)行該調(diào)整。盡管未示出，但可得益于誤差積分函數(shù)的總命令信號的百分比也可通過該相同方法調(diào)整。因此降低參數(shù)信號的低頻分量的延遲峰值。如果頻率峰值在比例增益調(diào)整的頻譜標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)(中間分量)，則比例增益被自動調(diào)整。例如，對增益的比例調(diào)整基于(頻譜標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的)實時反饋信號振蕩的絕對值(方框648-649)。經(jīng)調(diào)整的分量在交叉結(jié)點650處求和并在放大器660處放大。放大器660的輸出產(chǎn)生被供應(yīng)到刺激效應(yīng)器的控制信號(CS)。比例、積分和微分增益在增益和相位裕度降低到零時經(jīng)常導(dǎo)致頻譜的不同區(qū)域的激勵。例如，操作頻率可以是由于5Hz周圍過多積分增益而具有不穩(wěn)定性的DC到1Hz，而過多比例增益可在12Hz區(qū)中導(dǎo)致振蕩，并且微分增益可在40Hz區(qū)中導(dǎo)致振蕩?，F(xiàn)在參考圖7，其圖示說明在此關(guān)于模型參考自適應(yīng)控制器710的方法(圖示了典型的實施方式)。模型參考自適應(yīng)控制器710的一種實施方式被稱為“多輸入最小積分控制綜合”(MMICS)。到控制器710的接口包括可設(shè)定或可調(diào)整的參數(shù)。這些參數(shù)包括收斂因子720、拐點頻率730和增益鎖定/調(diào)零740。拐點頻率730被用于推導(dǎo)出占有設(shè)施712的最主要組成的模型711。收斂因子720表示速率，一旦打開自適應(yīng)塊713，則反饋應(yīng)以該速率實現(xiàn)命令信號。增益控制740開啟或關(guān)閉。根據(jù)本文的方法操作的控制器750通過控制收斂、拐點頻率和增益控制720、730和740與模型參考自適應(yīng)控制器710接合。如果收斂被設(shè)定太高，則將存在振蕩?？刂破?50可檢測這些振蕩并降低收斂速率。控制器750也可導(dǎo)致要調(diào)整的若干增益K和Ku。這些增益K和Ku可被設(shè)為零，從而學(xué)習(xí)相位在新收斂值處重新開始。在圖7的控制器710中，增益K和Ku受自適應(yīng)塊713控制，但可經(jīng)增益鎖定/調(diào)零740由控制器750重新調(diào)零或鎖定。本文的控制器的一些實施例可使用補償濾波器在特定頻帶中調(diào)整相移或衰減。在相位裕度較低時(例如反饋相位接近源自命令的-180度)可出現(xiàn)不穩(wěn)定性。相位調(diào)整可以是一次(one-shot)的、可再觸發(fā)的或連續(xù)的。在連續(xù)相位調(diào)整中，相位可恒定變化，從而維持相位裕度，因此在最大響應(yīng)下操作，盡管系統(tǒng)參數(shù)(設(shè)施)可能改變。相反，常規(guī)系統(tǒng)靜止地設(shè)定補償。本文的方法可與“繼電式”控制器一起使用。如果繼電式控制器的滯后太小，則將存在較高頻率的恒定過沖和下沖。本文的方法可被用于增大滯后設(shè)定值。本文的方法可應(yīng)用于簡單的單通道系統(tǒng)。一種這樣的系統(tǒng)是銑床上的單軸。參考圖8，其圖示說明用于機械加工部件805的銑床800。銑床800包括支持部件805的工作臺810、電源820、刀具830、刀具馬達840和控制 刀具830的轉(zhuǎn)速的第一開環(huán)控制器850。銑床800進一步包括(經(jīng)進給馬達870)控制工作臺810的平移速度以便控制進給部件805到刀具830內(nèi)的第二開環(huán)控制器860。傳感器880測量部件805的振蕩。傳感器880可以是例如在機械加工部件805時測量部件805的振動的加速計。溫度、殘留空氣、致動器位置等可在液壓和氣動控制中影響參數(shù)。在部件805被機械加工時部件805的尺寸和刀具830的位置可影響機械加工操作的參數(shù)。進給和速度可開環(huán)運行，并且部件805可在其共振時開始振蕩，導(dǎo)致震顫。銑床800進一步包括控制器890，其在此用于根據(jù)本文的方法分析傳感器880的輸出?？刂破?90檢測緊迫控制不穩(wěn)定性并采取行動以避免任何不穩(wěn)定性。例如，控制器890可合適地調(diào)整到刀具和進給馬達840和870的功率。即使銑床800沒有不穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，部件805的振蕩也可被用于控制到刀具830和刀具馬達840的開環(huán)命令。本文的方法對具有多通道的系統(tǒng)特別有利。一個示例是在實驗室測試中控制飛行器的飛行器控制面上的力的系統(tǒng)?，F(xiàn)在參考圖9，其圖示說明飛行器機翼910的控制面的液力系統(tǒng)900。系統(tǒng)900可用來例如實行飛行器控制力的疲勞測試，該測試基于設(shè)計包絡(luò)模擬操作或最大值。系統(tǒng)900包括多通道，每個通道包括力致動器920和實行本文的方法的控制器(未示出)。在疲勞測試期間，力致動器920向機翼910的一個部件施加負載。例如，三十個獨立的力致動器920可同時向機翼910施加力。在向機翼910施加力時致動器沖程(由箭頭930表示)改變。在沖程改變時頻率模式改變頻譜位置和振幅。由于液力系統(tǒng)900具有有限增益裕度，因此可能一個通道不穩(wěn)定運轉(zhuǎn)并導(dǎo)致其它通道同樣不穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。由此可導(dǎo)致不期望的力振蕩。力傳感器950測量在機翼910上來自每個通道的動態(tài)力和靜態(tài)力。機翼910可以被附連到強力背板940或其它結(jié)構(gòu)構(gòu)件例如飛行器機身上。力致動器920反抗地面參照物或其它反作用聯(lián)接件。測試循環(huán)頻率可以是大約IHz。在該示例中，液壓諧振頻率與機翼910的質(zhì)量和液壓流體的稠度相關(guān)聯(lián)。預(yù)期在普通液壓系統(tǒng)中從IOHz到200Hz發(fā)生振蕩。掃頻或分析可在許多頻率下展現(xiàn)振蕩的預(yù)期模式。這些共振在其趨勢中變化到振蕩并導(dǎo)致不穩(wěn)定性。全部通道同時運作。每個控制器可自動響應(yīng)并在其它通道被驅(qū)動進入振蕩之前在不穩(wěn)定通道上立即降低增益。力控制系統(tǒng)900可通過避免損壞昂貴的測試儀器來節(jié)省費用?？赏ㄟ^提高循環(huán)速率來減少測試的成本。在頻帶內(nèi)控制增益的能力使得在監(jiān)控其它模式的振蕩時較低測試頻率運行成為可能?，F(xiàn)在參考圖10。此處的控制器不限于任何特別的實施方式。例如，控制器1010可以基于微處理器?；谖⑻幚砥鞯目刂破?010包括處理器1020、存儲器1030和儲存在存儲器1030中的數(shù)據(jù)1040。在被執(zhí)行時，數(shù)據(jù)1040促使處理器1 020執(zhí)行本文的方法。
權(quán)利要求
1.一種在向目標(biāo)施加刺激的系統(tǒng)中檢測緊迫控制不穩(wěn)定性的方法，所述系統(tǒng)提供代表參數(shù)的信號，所述參數(shù)表示向所述目標(biāo)施加所述刺激時所述目標(biāo)的振蕩，所述方法包含 監(jiān)控所述參數(shù)信號的被選頻帶中主音調(diào)的最大振幅；以及 如果所述最大振幅持續(xù)超過指定時段，則采取行動以避免緊迫控制不穩(wěn)定性。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中僅所述最大振幅和對應(yīng)的頻率成分被監(jiān)控并被用于確定控制不穩(wěn)定性是否緊迫。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中對所述主音調(diào)的峰值能量和所述主音調(diào)的諧波求和，并且將和數(shù)與閾值比較以確定控制不穩(wěn)定性是否緊迫。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其進一步包含同時分析不同譜帶，并選擇性調(diào)整控制參數(shù)，否則所述控制參數(shù)趨向于在特定頻率下觸發(fā)振蕩模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述控制是比例積分微分PID控制；并且其中響應(yīng)于所述控制信號的高頻分量的延遲峰值自動調(diào)整所述控制的微分增益，響應(yīng)于所述控制信號的低頻分量的延遲峰值自動調(diào)整積分增益和百分比貢獻，并且響應(yīng)于中頻分量調(diào)整比例增益。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中對所述比例增益的調(diào)整基于實時控制信號振蕩的絕對值。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述控制是具有包括收斂速率的參數(shù)的模型參考自適應(yīng)控制；并且其中如果檢測到所述緊迫不穩(wěn)定性，則降低所述收斂速率。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中通過多個力致動器向所述目標(biāo)的不同區(qū)域施加力；其中針對所述不同區(qū)域生成參數(shù)信號；并且其中通過監(jiān)控對應(yīng)參數(shù)信號的被選頻帶中主音調(diào)的最大振幅來獨立控制每個致動器；以及如果所述最大振幅持續(xù)超過指定時段，則采取行動以避免緊迫控制不穩(wěn)定性。
9.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述目標(biāo)是具有控制面的飛行器機翼，其中所述力致動器在試驗期間向所述機翼施加力，并且其中對出錯致動器采取行動包括在其它致動器驅(qū)動進入振蕩之前降低控制增益。
10.一種系統(tǒng)，其包含 效應(yīng)器，其用于向目標(biāo)施加刺激； 傳感器，其用于測量表示在向所述目標(biāo)施加所述刺激時所述目標(biāo)的振蕩的參數(shù)；以及 控制器，其用于監(jiān)控所述參數(shù)信號的被選頻帶中主音調(diào)的最大振幅，并且如果所述最大振幅持續(xù)超過指定時段，則采取行動避免緊迫控制不穩(wěn)定性。
11.一種系統(tǒng),其包含 效應(yīng)器，其用于向目標(biāo)施加刺激； 傳感器，其用于測量表示在向所述目標(biāo)施加所述刺激時所述目標(biāo)的振蕩的參數(shù)； 第一控制器，其具有趨向于在特定頻率下觸發(fā)振蕩模式的可調(diào)整參數(shù)；以及 第二控制器，其對所述傳感器作出響應(yīng)，用于確定所測量參數(shù)的多個頻帶的每個頻帶中主音調(diào)的最大振幅；以及自動調(diào)整這些參數(shù)以便不在所述特定頻率下觸發(fā)這些振蕩模式。
全文摘要
本發(fā)明涉及在向目標(biāo)施加刺激的系統(tǒng)中檢測緊迫控制不穩(wěn)定性。該系統(tǒng)提供代表系統(tǒng)參數(shù)的參數(shù)信號，該系統(tǒng)參數(shù)表示向目標(biāo)施加刺激時目標(biāo)的振蕩。該方法包含監(jiān)控參數(shù)信號的被選頻帶中主音調(diào)的最大振幅；以及如果最大振幅持續(xù)超過指定時段，則采取行動以避免緊迫控制不穩(wěn)定性。
文檔編號G05B23/02GK102768527SQ20121013610
公開日2012年11月7日 申請日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者N·J·英格倫 申請人:波音公司