專利名稱：撓性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動抑制的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
中，用于抑制高速/超高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動的常用方法是擠壓油膜法，但這種方法對于零件及其密封性要求很高，而且設(shè)計計算復(fù)雜，工作量很大。近年來產(chǎn)生出用電磁阻尼器來抑制轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動，但直到現(xiàn)在尚無一種有效可靠的控制裝置來控制電磁阻尼器，從而達(dá)到抑制轉(zhuǎn)子振動的目的。目前所使用的諸如模型參考自適應(yīng)控制方法，學(xué)習(xí)控制方法都是基于軟件實現(xiàn)的，另外基于假定外擾動激勵力頻譜范圍的開環(huán)設(shè)計式控制方法等，均不具有良好的實時控制效果，實驗結(jié)果均不能令人滿意。至今還沒有一種有效的手段，能在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一周內(nèi)施加若干次控制，來抑制轉(zhuǎn)子振動造成的位移偏差。
本發(fā)明的目的在于它提供一種用于轉(zhuǎn)子振動抑制的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制裝置，采用具有并行信號處理功能的數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器，構(gòu)成撓性轉(zhuǎn)子振動抑制的實時控制系統(tǒng)，從根本上解決背景技術(shù)領(lǐng)域中存在的問題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的，它在撓性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)上安裝兩只分別用于檢測轉(zhuǎn)軸在X方向和Y方向(設(shè)軸線的方向為Z方向)振動位移的渦流傳感器b和a，就X方向(或Y方向)而言，渦流傳感器的檢測信號經(jīng)信號放大器放大為信號V1x(或V1y)，V1x(或V1y)送入數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器的壓頻轉(zhuǎn)換器VFC1，由數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器的數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC輸出控制作用信號V3x(或V3y)，經(jīng)電壓/電流轉(zhuǎn)換和電流放大器進(jìn)行功率放大后，加在電磁阻尼器X方向(或Y方向)的繞組上，通過電磁阻尼器產(chǎn)生電磁力作用于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸上，籍此來抑制轉(zhuǎn)子振動產(chǎn)生的位移偏差。同時在數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器的壓頻轉(zhuǎn)換器上，分別加代表設(shè)定值的信號V2x(V2y)均為零。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比具有的有益的效果是由于在撓性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的X和Y兩個方向，分別采用渦流傳感器、信號放大器、數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器、電流放大器和電磁阻尼構(gòu)成垂直于軸向的X和Y方向的實時控制回路，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一周內(nèi)施加若干次控制作用，來抑制轉(zhuǎn)子在X和Y方向的振動位移，以便有效地消除轉(zhuǎn)子振動的影響。
下面結(jié)合附圖，通過對實施例的描述給出本發(fā)明的細(xì)節(jié)。


圖1、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖;
圖2、撓性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3、信號放大器的線路圖;
圖4、電流放大器的線路圖;
圖5、數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器上增加的滯后補(bǔ)償線路框圖。
如圖1所示，本發(fā)明是由數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器Cx、Cy，電流放大器Ix、Iy，電磁阻尼器的繞組Fx、Fy，渦流傳感器a、b，信號放大器Ax、Ay和撓性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)R構(gòu)成X方向、Y方向兩個單回路控制系統(tǒng)。
撓性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)R的結(jié)構(gòu)如圖2所示，將轉(zhuǎn)軸1的兩端分別裝有軸承3并安裝在軸承座2上，在轉(zhuǎn)軸1檢測部位的X方向和Y方向的阻尼器支架7上，裝有由阻尼器定子線圈5和阻尼器定子6組成的電磁阻尼器，在轉(zhuǎn)軸1的X方向和Y方向上分別裝有渦流傳感器b、a，在轉(zhuǎn)軸1的軸承座2外裝有測速齒輪4。
由于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)轉(zhuǎn)軸的振動是在X和Y兩個方向同時存在的，它在任一時刻的振動位移都是在X和Y兩個方向位移的矢量合成。反之，其任一時刻的振動位移都可分解為X方向位移和Y方向位移?，F(xiàn)以X方向的控制回路為例由渦流傳感器b測得轉(zhuǎn)軸在X方向的振動位移信號后，如圖3所示，經(jīng)由LM741C構(gòu)成的信號放大器Ax的放大后，可獲得X方向的位移信號V1X后，該信號送往數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器Cx的壓頻轉(zhuǎn)換器VFC1，而數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器的另一輸入端，即設(shè)定值輸入端此處則應(yīng)設(shè)定V2x＝0，經(jīng)調(diào)節(jié)器Cx控制律運算后，送入數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC輸出為控制作用電壓信號V3x。電壓信號V3x送入如圖4所示的電壓/電流轉(zhuǎn)換和電流放大器Ix進(jìn)行功率放大，首先V3x經(jīng)由雙重運放RC4558和三極管2SC945構(gòu)成的電壓/電流轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電流信號，然后經(jīng)由2SC2333、2SC2336A和4只2SD555構(gòu)成的達(dá)林頓式逐級放大電路進(jìn)行功率放大，經(jīng)過功率放大的電流加在電磁阻尼器的X方向繞組線圈上，在X方向上對轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生電磁力，來減小轉(zhuǎn)軸在X方向的振動位移;以同樣方式來減小轉(zhuǎn)軸在Y方向的振動位移。
一般撓性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速在10000～100000轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)動一圈的時間為0.6～6毫秒，而數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器的運算周期為微秒級，這樣，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動過程中，每當(dāng)它轉(zhuǎn)動一定角度，其轉(zhuǎn)軸的位移偏差被檢測，經(jīng)上述控制回路，施加電磁力來消除位移偏差，從而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸振動產(chǎn)生的位移偏差始終被控制在一個很小的范圍內(nèi)，達(dá)到抑制轉(zhuǎn)子振動的目的。
以上的數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器Cy、Cy，可采用正如申請人已申請發(fā)明專利的“數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速比例積分微分調(diào)節(jié)器”，申請日為1994年9月10日，申請?zhí)枮?4108684.4;或“數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速不完全微分比例積分微分調(diào)節(jié)器”，申請日為1994年9月10日，申請?zhí)枮?4108685.2。
考慮到數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器輸出控制電壓信號，經(jīng)放大等過程轉(zhuǎn)換為電磁力作用，會產(chǎn)生一定的時滯效應(yīng)，故需對所采用的數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器進(jìn)行滯后補(bǔ)償，如圖5所示，在數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器Cy、Cy中的的數(shù)據(jù)鎖定器SS1的輸出端信號，一路經(jīng)數(shù)據(jù)鎖定器SSa送減法器JF，另一路送減法器JF，減法器JF輸出送乘法器CF、加法器A，與數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器Cx、Cy中的數(shù)據(jù)鎖定器SS3連接，與乘法器CF另一輸出端相連的是數(shù)據(jù)鎖定器SSb，SSb中存貯的是系數(shù)Kb，與加法器A另一輸入端相連的是數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器Cx、Cy中的減法器JF1，即利用位移偏差的微分進(jìn)行補(bǔ)償，取本周期和上周期位移偏差對應(yīng)的脈沖個數(shù)之差，該差乘以一個系數(shù)Kb后加到數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器的位移偏差檢測值與設(shè)定值所對應(yīng)的脈沖個數(shù)之差上。
本發(fā)明采用的壓頻轉(zhuǎn)換器為AD650，模數(shù)轉(zhuǎn)換器為DAC-08H，數(shù)據(jù)鎖定器為SN74LS75，加法器為SN74LS283，乘法器為16×16位乘法器，減法器由加法器和原碼選擇器SN74H87組成。
權(quán)利要求
1.一種撓性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動抑制的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制裝置，其特征是在撓性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)[R]上，安裝了一路用于檢測轉(zhuǎn)軸在X方向振動位移的渦流傳感器[b]，其檢測信號經(jīng)信號放大器[Ax]放大為信號V1x，V1x送入數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器[Cx]的壓頻轉(zhuǎn)換器VFC1，由數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器[Cx]的數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC輸出控制作用信號V3x，經(jīng)電壓/電流轉(zhuǎn)換和電流放大器[Ix]，加在電磁阻尼器的X方向繞組[Fx]上；在撓性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)[R]上還安裝了一路用于檢測轉(zhuǎn)軸在Y方向振動位移的渦流傳感器[a]，其檢測信號經(jīng)信號放大器[Ay]放大為信號V1y，V1y送入數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器[Cy]的壓頻轉(zhuǎn)換器VFC1，由數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器[Cy]的數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC，輸出控制作用信號V3y，經(jīng)電壓/電流轉(zhuǎn)換和電流放大器[Iy]，加在電磁阻尼器的Y方向繞組[Fy]上；在數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器[Cx]、[Cy]的壓頻轉(zhuǎn)換器VFC2上，分別所加的代表設(shè)定值信號V2x、V2y均為零。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的撓性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動抑制的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制裝置，其特征是分別在數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器[Cx]、[Cy]中的數(shù)據(jù)鎖定器SS1的輸出端信號，一路經(jīng)數(shù)據(jù)鎖定器SSa送減法器JF，另一路送減法器JF，減法器JF輸出送乘法器CF、加法器A，與數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器[Cx]、[Cy]中的數(shù)據(jù)鎖定器SS3連接，與乘法器CF另一輸入端相連的是數(shù)據(jù)鎖定器SSb，與加法器A另一輸入端相連的是數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器[Cx]、[Cy]中的減法器JF1。
全文摘要
一種撓性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動抑制的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制裝置，在撓性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)上安裝兩只分別用于檢測在X和Y方向振動位移的渦流傳感器、并連接到信號放大器、數(shù)字式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)節(jié)器、電流放大器和電磁阻尼器構(gòu)成垂直于軸向的X和Y方向的控制回路，通過電磁阻尼器產(chǎn)生電磁力作用于轉(zhuǎn)軸上，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一周內(nèi)施加若干次控制作用，來抑制轉(zhuǎn)子在X和Y方向的振動位移，以便有效地消除轉(zhuǎn)子振動的影響。
文檔編號G05B5/01GK1107589SQ94118459
公開日1995年8月30日 申請日期1994年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月9日
發(fā)明者鮑立威, 汪希萱, 汪海航 申請人:浙江大學(xué)