本發(fā)明涉及模擬控制，尤其涉及基于電動式激振器的機床環(huán)境震動模擬裝置及控制系統(tǒng)。

背景技術：

1、隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，對機床加工精度和效率的要求越來越高。然而，在實際工作環(huán)境中，機床常常受到各種地面震動的影響，這些震動會導致機床的加工誤差增大，甚至引發(fā)機械故障，所以需要評估和改善機床在震動環(huán)境下的性能。電動式激振器在工程中具有廣泛的應用，如振動實驗、結(jié)構(gòu)動態(tài)分析、物料輸送和振動壓實等，特別是在機床環(huán)境震動模擬方面，能夠模擬各種復雜的震動環(huán)境，對機床的性能和穩(wěn)定性進行測試和評估，確保測試結(jié)果的準確性和可靠性。但是大多沒有解決如何通過控制指令生成控制信號以驅(qū)動激振模組，并監(jiān)測激振模組的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)生成反饋信息，當識別到根據(jù)反饋信息調(diào)整后是否存在異常以執(zhí)行安全保護。

2、如公開號為cn118034189a的中國專利申請公開了數(shù)控機床多軸聯(lián)動伺服控制系統(tǒng)的控制方法，控制步驟包括：s1、將主軸和從軸與計算機建立連接，在計算機內(nèi)建立有計算分析模型；s2、將工件放置的坐標位置代入至計算分析模型內(nèi)部，對刀具的運動軌跡進行計算分析，來調(diào)節(jié)主軸與從軸的傳動；s3、計算機再通過插補算法對主軸與從軸的運動分析控制；s4、計算機內(nèi)建立出演示方案。通過設置的計算分析模型與插補算法預先對控制系統(tǒng)進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)，再通過計算機建立出演示方案，來模擬出工件的加工狀態(tài)，查看工件是否達到加工水平，提升精度，避免了工件加工完成后，才知道工件的加工情況，第一時間做出調(diào)整，避免誤差的情況，帶來更好的使用前景。

3、如授權公告號為cn113552840b的中國專利公開了一種機械加工控制系統(tǒng)，涉及機械加工實施監(jiān)控技術領域，解決了現(xiàn)有方案對故障的檢測范圍不全面，對數(shù)控機床的異常狀態(tài)劃分不明確，導致不能根據(jù)異常狀態(tài)進行適當調(diào)控的技術問題；包括若干臺數(shù)控機床和用于控制若干臺數(shù)控機床的監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、處理器和執(zhí)行控制模塊；通過加工參數(shù)模擬曲線和加工參數(shù)實時曲線進行對比分析來判斷數(shù)控機床的運行是否異常，從模擬入手，對實際運行進行監(jiān)控，并將數(shù)控機床的異常分成不同類型，運行異常時通過預設加工參數(shù)進行調(diào)整，運行故障時則直接停止運行并預警，將數(shù)控機床的異常狀態(tài)劃分明確，避免遇到異常就自動停止，有助于提高數(shù)控機床的工作效率。

4、以上專利存在本背景技術提出的問題：上述數(shù)控機床多軸聯(lián)動伺服控制系統(tǒng)的控制方法通過將主軸和從軸與計算機建立連接，在計算機內(nèi)建立有計算分析模型，將工件放置的坐標位置代入至計算分析模型內(nèi)部，對刀具的運動軌跡進行計算分析，來調(diào)節(jié)主軸和從軸的傳動，計算機再通過插補算法對主軸與從軸的運動分析控制，計算機內(nèi)建立出演示方案來模擬出工件的加工狀態(tài)，查看工件是否達到加工水平，提升精度；上述機械加工控制系統(tǒng)通過加工參數(shù)模擬曲線和加工參數(shù)實時曲線進行對比分析來判斷數(shù)控機床的運行是否異常，從模擬入手，對實際運行進行監(jiān)控，并將數(shù)控機床的異常分成不同類型，運行異常時通過預設加工參數(shù)進行調(diào)整，運行故障時則直接停止運行并預警，將數(shù)控機床的異常狀態(tài)劃分明確，避免遇到異常就自動停止。上述兩個專利沒有解決如何通過控制指令生成控制信號以驅(qū)動激振模組，并監(jiān)測激振模組的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)生成反饋信息，當識別到根據(jù)反饋信息調(diào)整后是否存在異常以執(zhí)行安全保護的問題。為解決這一問題，本發(fā)明提出基于電動式激振器的機床環(huán)境震動模擬裝置及控制系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)思路

1、本部分的目的在于概述本發(fā)明實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本技術的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

2、鑒于上述現(xiàn)有基于電動式激振器的機床環(huán)境震動模擬裝置及控制系統(tǒng)存在的問題，提出了本發(fā)明。

3、因此，本發(fā)明目的是提供基于電動式激振器的機床環(huán)境震動模擬裝置及控制系統(tǒng)。

4、為解決上述技術問題，本發(fā)明提供基于電動式激振器的機床環(huán)境震動模擬控制系統(tǒng)，包括：信號生成模塊、激振驅(qū)動模塊、反饋監(jiān)測模塊和安全保護模塊；

5、所述信號生成模塊用于通過信號生成策略根據(jù)控制指令生成控制信號；

6、所述激振驅(qū)動模塊用于放大控制信號并驅(qū)動激振模組；

7、所述反饋監(jiān)測模塊用于監(jiān)測被測機床的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，并生成反饋信息；

8、所述安全保護模塊用于識別根據(jù)反饋信息調(diào)整后的異常狀態(tài)，并根據(jù)異常狀態(tài)執(zhí)行安全保護。

9、作為本發(fā)明所述基于電動式激振器的機床環(huán)境震動模擬控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：通過所述信號生成策略根據(jù)控制指令生成控制信號，所述信號生成策略包括：

10、根據(jù)控制指令輸出多模式信號，配置多模式信號的初始幅度、初始頻率和初始相位，通過控制指令中的幅度調(diào)整量、頻率調(diào)整量和相位調(diào)整量動態(tài)調(diào)整多模式信號，以控制多模式信號的幅度、頻率和相位，將調(diào)整后的多模式信號的幅度、頻率和相位進行合成，以生成控制信號。

11、作為本發(fā)明所述基于電動式激振器的機床環(huán)境震動模擬控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述控制信號的函數(shù)表達式如下所示：

12、；

13、式中，表示控制信號在時間的值，表示模式信號的種類，表示第種模式信號在時間的幅度，表示圓周率，表示第種模式信號在時間的頻率，表示第種模式信號在時間的相位，表示噪聲項。

14、作為本發(fā)明所述基于電動式激振器的機床環(huán)境震動模擬控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述放大控制信號并驅(qū)動激振模組的邏輯包括：

15、接收控制信號，并將控制信號通過放大處理和偏置處理后得到驅(qū)動信號，根據(jù)驅(qū)動信號分別驅(qū)動激振模組中的x軸向激振器、y軸向激振器和z軸向激振器，激振模組中的x軸向激振器、y軸向激振器和z軸向激振器根據(jù)對應的驅(qū)動信號進行震動輸出。

16、作為本發(fā)明所述基于電動式激振器的機床環(huán)境震動模擬控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：監(jiān)測被測機床的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，所述工作狀態(tài)數(shù)據(jù)包括被測機床的加速度和位移，生成反饋信息的策略包括：

17、配置加速度閾值和位移閾值，將被測機床的加速度和位移分別與加速度閾值和位移閾值比對得到反饋信息，若被測機床的加速度小于加速度閾值且被測機床的位移小于位移閾值，則反饋信息為不調(diào)整控制指令；

18、若被測機床的加速度大于或等于加速度閾值，或被測機床的位移大于或等于位移閾值，則反饋信息為調(diào)整控制指令。

19、作為本發(fā)明所述基于電動式激振器的機床環(huán)境震動模擬控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述調(diào)整控制指令的邏輯包括：根據(jù)被測機床的加速度和位移確定幅度調(diào)整量、頻率調(diào)整量和相位調(diào)整量，根據(jù)幅度調(diào)整量、頻率調(diào)整量和相位調(diào)整量動態(tài)調(diào)整多模式信號的幅度、頻率和相位，并動態(tài)調(diào)整控制信號和驅(qū)動信號。

20、作為本發(fā)明所述基于電動式激振器的機床環(huán)境震動模擬控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述幅度調(diào)整量的函數(shù)表達式如下所示：

21、；

22、式中，表示幅度調(diào)整量，表示速幅調(diào)節(jié)因子，表示被測機床在時間的加速度，表示加速度閾值，表示位幅調(diào)節(jié)因子，表示被測機床在時間的位移，表示位移閾值。

23、作為本發(fā)明所述基于電動式激振器的機床環(huán)境震動模擬控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述識別根據(jù)反饋信息調(diào)整后的異常狀態(tài)的邏輯包括：

24、監(jiān)測調(diào)整控制指令后控制信號中的幅度、頻率和相位，配置幅度閾值、頻率閾值和相位閾值，將控制信號中的幅度、頻率和相位分別與幅度閾值、頻率閾值和相位閾值比對得到根據(jù)反饋信息調(diào)整后的異常狀態(tài)；

25、若且且，則說明根據(jù)反饋信息調(diào)整后不存在異常；

26、若或或，則說明根據(jù)反饋信息調(diào)整后存在異常。

27、作為本發(fā)明所述基于電動式激振器的機床環(huán)境震動模擬控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：當根據(jù)反饋信息調(diào)整后存在異常時，根據(jù)異常狀態(tài)執(zhí)行安全保護，執(zhí)行安全保護的邏輯包括：

28、若且，則執(zhí)行緊急停機；

29、若或，則繼續(xù)將控制信號中的相位與相位閾值比對，若，則發(fā)出警告；

30、若，則限制操作范圍。

31、基于電動式激振器的機床環(huán)境震動模擬裝置，包括：振動控制器和激振模組；

32、所述振動控制器用于接收控制指令并生成控制信號，所述激振模組用于接收振動控制器生成的控制信號，并將控制信號經(jīng)放大處理和偏置處理后得到驅(qū)動信號，激振模組上設置有x軸向激振器、y軸向激振器和z軸向激振器，根據(jù)驅(qū)動信號驅(qū)動x軸向激振器、y軸向激振器和z軸向激振器。

33、作為本發(fā)明所述基于電動式激振器的機床環(huán)境震動模擬裝置的一種優(yōu)選方案，其中：所述x軸向激振器、所述y軸向激振器和所述z軸向激振器分別用于模擬被測機床分別在x軸、y軸和z軸方向上的震動。

34、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過信號生成模塊通過信號生成策略根據(jù)控制指令生成控制信號，允許模擬控制系統(tǒng)對被測機床進行高精度的震動模擬，從而更準確地評估被測機床在不同的震動環(huán)境下的性能；激振驅(qū)動模塊放大控制信號并驅(qū)動激振模組；反饋監(jiān)測模塊監(jiān)測被測機床的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，并生成反饋信息，能夠?qū)崟r了解激振模組的表現(xiàn)，并根據(jù)需要進行調(diào)整，提高了測試的準確性和效率；安全保護模塊識別根據(jù)反饋信息調(diào)整后的異常狀態(tài)，并根據(jù)異常狀態(tài)執(zhí)行安全保護，一旦監(jiān)測到異常立即執(zhí)行安全保護措施，以防設備損壞或人員受傷；提高被測機床環(huán)境震動模擬的可靠性和穩(wěn)定性，通過精確控制、實時監(jiān)測和自適應調(diào)整，模擬控制系統(tǒng)能夠在長時間運行中保持一致的性能，減少意外停機和維護成本。