一种基于ifx-lms自适应算法的控制方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于振动主动控制领域，尤其涉及一种基于IFX-LMS自适应算法的控制方 法及装置。
【背景技术】
[0002] 自适应算法是根据环境的改变，采取特定算法自动地调整下一时刻的滤波器权系 数向量，使其达到最佳滤波特性的一种算法或装置。常用的算法是滤波型最小均方算法 (FxfiIterleast-mean-square，FX-LMS)。FX-LMS自适应算法是一种搜索算法，主要是通 过调整滤波器的权系数，使滤波器的输出信号与期望信号之间的均方误差最小。
[0003] 然而，基于FX-LMS自适应算法的控制方法，在基于压电智能结构进行振动主动控 制时，需要精确辨识控制通道数学模型，不利于降低实际控制系统的实现难度。其原因在 于，控制通道数学模型比较复杂，复杂来源在于两方面，一方面是由于控制通道物理结构的 非线性特性，另一方面则是由于实际测试系统精度的局限性。因此在实际控制系统应用时， 有时很难甚至无法得到被控结构控制通道数学模型。此外，控制通道数学模型的辨识较为 困难，且辨识结果受辨识系统精度的影响误差较大，因此不利于降低实际控制系统的实现 难度。
【发明内容】
[0004] 本发明实施例的目的在于提供一种基于IFX-LMS自适应算法的控制方法，旨在解 决基于FX-LMS自适应算法的控制方法，在基于压电智能结构进行振动主动控制时，需要精 确辨识控制通道数学模型，不利于降低实际控制系统的实现难度的问题。
[0005] 本发明实施例是这样实现的，一种基于IFX-LMS自适应算法的控制方法，包括：
[0006] 采集当前时刻的基体振动参考信号，并与之前采集到的振动参考信号构成振动参 考信号向量；
[0007] 将振动参考信号向量与当前时刻的自适应滤波器权系数向量进行卷积计算，得到 当前时刻的控制信号，输出所述控制信号并作用于控制通道，以控制被控对象；
[0008] 根据控制通道相频特性的相位差范围，选择简化的控制通道数学模型；
[0009] 将简化的控制通道数学模型与采集到的当前时刻振动参考信号向量进行卷积计 算，得到滤波信号向量；
[0010] 采集当前时刻被控对象的振动误差信号，并结合计算得到的滤波信号向量，计算 下一时刻的自适应滤波器权系数向量。
[0011] 本发明实施例的另一目的在于提供一种基于IFX-LMS自适应算法的控制装置，包 括：
[0012] 振动参考信号向量构成模块，用于采集当前时刻的基体振动参考信号，并与之前 采集到的振动参考信号构成振动参考信号向量；
[0013] 控制信号输出模块，用于将振动参考信号向量与当前时刻的自适应滤波器权系数 向量进行卷积计算，得到当前时刻的控制信号，输出所述控制信号并作用于控制通道，以控 制被控对象；
[0014] 相位差范围获取模块，用于根据控制通道相频特性的相位差范围，选择简化的控 制通道数学模型；
[0015] 滤波信号向量计算模块，用于将简化的控制通道数学模型与采集到的当前时刻振 动参考信号向量进行卷积计算，得到滤波信号向量；
[0016]自适应滤波器权系数向量计算模块，用于采集当前时刻被控对象的振动误差信 号，并结合计算得到的滤波信号向量，计算下一时刻的自适应滤波器权系数向量。
[0017] 在本发明实施例中，根据控制通道相频特性的相位差范围，选择简化的控制通道 数学模型，避免了基于FX-LMS自适应算法的控制方法，在基于压电智能结构进行振动主动 控制时，需要精确辨识控制通道数学模型，不利于降低实际控制系统的实现难度的情况。从 而使得FX-LMS自适应算法在基于压电智能结构进行振动主动控制时不需要控制通道数学 模型，既简化了工程开发的过程，也增强了控制方法的可移植性。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明实施例提供的基于IFX-LMS自适应算法的控制方法的实现流程图；
[0019] 图2是本发明实施例提供的基于IFX-LMS自适应算法的控制方法步骤S105的实 施流程图；
[0020] 图3是本发明实施例提供的基于IFX-LMS自适应算法的控制方法步骤S104的实 施流程图；
[0021] 图4是本发明在实施应用中生成特征矢量的较佳的实施流程图；
[0022] 图5是本发明实施例提供的不同相位差时输入信号（xr)与输出信号（xc)的曲线 图；
[0023]图6是本发明实施例提供的一维主动隔振平台控制系统原理图；
[0024] 图7是本发明实施例提供的一维微振动主动隔振平台及其控制系统实物图；
[0025] 图8是本发明实施例提供的FX-LMS自适应算法的隔振效果分析曲线较佳的样例 图；
[0026] 图9是本发明实施例提供的IFX-LMS自适应算法的隔振效果分析曲线图。
[0027] 图10是本发明实施例提供的基于IFX-LMS自适应算法的控制装置的结构框图。
【具体实施方式】
[0028] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0029] 实施例一
[0030] 图1是本发明实施例提供的基于IFX-LMS自适应算法的控制方法的实现流程图， 详述如下：
[0031] 在步骤S101中，采集当前时刻的基体振动参考信号，并与之前采集到的振动参考 信号构成振动参考信号向量；
[0032] 在步骤S102中，将振动参考信号向量与当前时刻的自适应滤波器权系数向量进 行卷积计算，得到当前时刻的控制信号，输出所述控制信号并作用于控制通道，以控制被控 对象；
[0033] 其中，所述控制通道指的是：基于压电智能结构的主动振动控制中的控制通道，或 者是，基于压电智能结构的主动隔振系统中的控制通道。
[0034] 在步骤S103中，根据控制通道相频特性的相位差范围，选择简化的控制通道数学 丰旲型；
[0035] 对控制通道频响特性曲线进行测量，得到控制通道相频特性的相位差，根据得到 的相位差和控制通道相频特性的相位差范围，选择简化的控制通道数学模型。
[0036] 在步骤S104中，将简化的控制通道数学模型与采集到的当前时刻振动参考信号 向量进行卷积计算，得到滤波信号向量；
[0037] 其中，将获取到的期望信号和控制通道输出信号进行叠加，生成振动误差信号，或 者，将获取到的期望信号和控制通道输出信号进行相减，生成振动误差信号。
[0038] 在步骤S105中，采集当前时刻被控对象的振动误差信号，并结合计算得到的滤波 信号向量，计算下一时刻的自适应滤波器权系数向量。
[0039]其中，IFX-LMS自适应算法为改进的FX-LMS(improved FX-LMS :IFX-LMS)自适应 算法。
[0040] 在本发明实施例中，根据控制通道相频特性的相位差范围，选择简化的控制通道 数学模型，简化了工程开发的过程，并增强了控制方法的可移植性。
[0041] 实施例二
[0042] 图2是本发明实施例提供的基于IFX-LMS自适应算法的控制方法步骤S105的实 施流程图，详述如下：
[0043] 在步骤S201中，根据生成振动误差信号的方式，调整控制通道数学模型的正负 号；
[0044] 在步骤S202中，采集当前时刻被控对象的振动误差信号，并结合计算得到的滤波 信号向量、控制通道数学模型的正负号、预先建立的IFX-LMS自适应算法权系数调整模型， 计算下一时刻的自适应滤波器权系数向量。
[0045] 实施例三
[0046] 图3是本发明实施例提供的基于IFX-LMS自适应算法的控制方法步骤S104的实 施流程图，详述如下：
[0047] 在步骤S301中，当期望信号与控制通道输出信号之间，采用叠加的方式来生成振 动误差信号时，调整控制通道输出信号与输入信号正负号相反；
[0048] 在步骤S302中，当期望信号与控制通道输出信号之间，采用相减的方式来生成振 动误差信号时，调整控制通道输出信号与输入信号正负号相同。
[0049] 实施例四
[0050] 建立IFX-LMS自适应算法权系数调整模型，所述自适应算法权系数调整模型包括 以下模型中的至少一种；
[0051] 建立IFX-LMS自适应算法权系数调整模型，所述自适应算法权系数调整模型包括 以下模型中的至少一种； CN105187029A 说明书 4/8 页
[0052]
[0053]
[0054]
[0055]
[0056] 其中，ii为控制通道数学模型，n为迭代次数，k为长度，u为步长因子，e(n)为振 动误差信号，wk(n)为滤波器权系数向量，r(n)为滤波信号向量，0为控制通道相频特性相 位差。
[0057] 在本发明实施例中，建立I