振动台有液压伺服式和电磁式振动台，液压式振动台基本由振动台台面、液压源、伺服阀、加振器、电控系统组成，而电磁式振动台基本由振动台台面、电磁线圈、功率放大器、电控系统组成，振动台与电控系统构成了相当复杂的非线性系统，在模拟地震过程或做正弦扫描试验时，计算机控制信号（如：地震波、正弦扫描信号等）经D/A数模变换加载到振动台模拟控制系统，由振动台模拟控制系统驱动振动台的液压伺服系统或电磁功率放大器，反馈信号经A/D模数变换反馈到计算机，构成闭环数控系统，整个系统是一个复杂的非线性系统，当没有数控系统时，在振动台面上再现的信号与原控制信号将会产生比较大的误差，该误差直接影响试验结果的准确性，所以控制信号必须经数控系统迭代补偿修正后才能达到期望的误差。

    振动台闭环数控程序（以下简称：VibControl控制系统）是基于系统非线性迭代补偿理论来对控制信号和响应信号进行修正的。

VibControl控制系统支持环境：

    操 作 系统：Windows 98/Me
    内 存：128M内存
    显 示 器：800×600分辨率以上显示器
    A/D分辨率：16Bits/±10V；量化误差3.05mV；AD转换速度200KB/秒
    D/A分辨率：16Bits/±10V；量化误差3.05mV

1.1 单自由度系统构成

1.2 六自由度系统构成

    A/D和D/A与振动台模控系统之间设置抗混滤波器是必要的，因为复杂的振动台模控系统会产生一定的噪声信号，这些噪声信号会影响到VibControl数控的精度。所以，设置抗混滤波器会有效地滤除噪声信号，提高数控精度。

1.3 系统控制流程

1.4 VibControl系统软件快捷键定义

1.5 数据文件定义

2.1 试验参数设置软件界面
    

2.2 创建试验项目

    VibControl系统可根据不同的试验要求分别进行控制，控制参数被保存在称为"控制项目"的文件内，该文件的扩展名是：.JOB，在试验前首先创建一个控制项7目，确定控制采样频率Hz、控制自由度数、控制方式、频率分辨率、量纲单位、标定系数等，然后把这些试验参数保存在该控制项目内，以后每次试验只需重新调用该项目即可把所有参数调入系统中。

    在定义参数时，要了解"频率分辨率"和"标定参数"的定义方法。

2.3 频率分辨率计算方法

    在VibControl系统中，频域曲线是用一些谱线表达的，横坐标单位为频率，它反映了非线性系统随频率变化的关系曲线。
频域曲线是复数型数据，由一些离散的谱线构成，每个谱线由实部和虚部组成。

    VibControl系统的谱线数可选择为1024、2048、4096、8192、16384、32768条谱线，由此可知，当采样频率一定时，谱线越多，则频率分辨率越高，这时频率分辨率是：

频率分辨率计算方法：

2.4 标定系数方法

    根据振动台系统的传感器的灵敏度系数对系统控制及反馈信号进行标定，系统控制信号需要标定后才能转换为实际控制量。

    

3.1 读入"期望控制信号"软件界面
    

3.2 读入"期望控制信号"

    把读入的信号分成不同的控制组，分别控制。在表内显示读入的控制信号幅值，我们可根据实际试验要求修改控制幅值，以后的控制就按修改的幅值进行控制，控制幅值可随时调整。

    对于读入的控制信号，最好先进行滤波处理，把控制频率范围以外的频率滤除。否则，不需要的频率成分会直接影响以后的迭代修正结果。

4.1 显示时域曲线软件界面
    

4.2 显示时域曲线功能

    根据迭代的结果可有选择地叠加显示曲线（1）期望信号；（2）响应信号；（3）驱动信号；（4）误差信号；（5）校正信号。

    可改变显示曲线的颜色，用于区分不同的曲线。选择"三维坐标显示"可用三维坐标显示不同的曲线。

    按"曲线=>剪切板"功能键可把显示的时域曲线剪切到Windows的剪切板内，然后还可把曲线粘贴到其它软件内（如：Word等）。

4.3 绘图显示拖放功能

     对于显示的曲线，可用软件提供的拖放功能来放大曲线的局部或还原显示曲线，放大显示曲线方法：在要放大的曲线的左上角按住鼠标的左键并向右下角拉，即可放大显示曲线的某一部分，而按住鼠标的左键并向左上角拉，即可还原显示曲线。

    在显示的曲线上按住鼠标的右键，让后向左、右拖拉曲线，可向左、右移动曲线。

5.1 显示频域曲线软件界面
    

5.2 频域曲线功能

    可叠加选择显示（1）系统非线性曲线；（2）系统非线性补偿曲线；（3）系统相干曲线；还可显示这些曲线的"幅值＋相位"图，"实部＋虚部"图。

    可改变显示曲线的颜色，用于区分不同的曲线。选择"三维坐标显示"可用三维坐标显示不同的曲线。

    按"曲线=>剪切板"功能键可把显示的时域曲线剪切到Windows的剪切板内，然后还可把曲线粘贴到其它软件内（如：Word等）。

5.3 绘图显示拖放功能

     对于显示的曲线，可用软件提供的拖放功能来放大曲线的局部或还原显示曲线，放大显示曲线方法：在要放大的曲线的左上角按住鼠标的左键并向右下角拉，即可放大显示曲线的某一部分，而按住鼠标的左键并向左上角拉，即可还原显示曲线。

    在显示的曲线上按住鼠标的右键，让后向左、右拖拉曲线，可向左、右移动曲线。

6.1 系统非线性识别由两方面组成

    （1）识别参数设置。
    （2）系统识别。

6.2 系统非线性识别软件界面

6.2.1 识别参数设置软件界面

6.2.2 系统识别软件界面
    

6.3 识别参数设置

    振动台系统是非线性系统，非线性特性需要经识别以后才能确定，识别信号是用具有一定频率带宽的白噪声信号激励振动台，然后在振动台上采集响应信号，用识别信号和响应识别信号计算振动台系统的非线性曲线。

    振动台的非线性系统的识别需要进行多次平均，平均次数的多少对识别的效果有一定的影响，多次平均可计算出比较好的系统非线性曲线，但识别平均次数越多，则识别信号越长，识别激励信号作用于振动台上的持续时间也比较长。所以，识别平均次数要根据实际情况确定。

    识别信号的幅值对识别效果也有一定的影响，较大幅值的识别信号可以提高信号的信噪比，识别效果较好。但较大识别信号会影响振动台上的试样响应，对于脆性试样，比较大的识别信号可能会影响其结构特性。

    对"振动台控制系统"的非线性特性进行识别，识别信号是用白噪声信号，在"识别参数设置"内可选择识别白噪声的频率范围和识别信号的幅值。

    "稳定进出时间"是在识别信号前和后信号幅值为零的持续时间，主要为了使振动台有一定的稳定时间，避免由于振动台启动和停止时对响应信号的影响。

7.2.1 删除不必要的频率

    首先要确定试验用控制期望信号的工作频率范围，例如控制信号地震波的频率范围为0至30Hz，那么，对系统的非线性补偿曲线只需保留0至30Hz即可，可以把30Hz以上的非线性曲线删除，如不删除该范围的频率曲线，去除该频带内信号对迭代的影响，否则可能在下一步迭代过程中会影响迭代结果。

7.2.2 非线性曲线进行平滑

    系统的非线性补偿曲线会有一些尖波形，这样的非线性补偿曲线会影响下一步的迭代结果，所以应对非线性曲线进行平滑处理，对非线性补偿曲线可进行多次平滑处理。

7.2.3 相干函数加权

     系统相干函数曲线数值范围是在0至1之间，相干函数接近于1表示驱动识别信号与识别响应信号相干比较好，否则，则相干较差，用相干函数加权处理可弥补非线性识别曲线的不足，抑制由于较差的相干特性对迭代过程的影响，但是否对系统非线性曲线进行相干函数加权处理要看下一步的迭代结果而定，通过多次试验可总结出规律。

8.1 迭代补偿期望信号软件界面
    

8.2 迭代补偿方法

    对期望控制信号迭代的目的是根据系统的非线性曲线对期望控制信号进行修正，经多次迭代补偿以后，得到误差比较小的控制驱动信号。迭代过程可对不同组的控制信号分别进行迭代补偿，补偿过程可进行若干次，迭代次数要视迭代结果期望信号与响应信号之间的误差确定。

8.2.1 重新开始迭代

    根据期望信号和系统的非线性曲线计算驱动信号，用该驱动信号驱动振动台，进行迭代操作。

    如果已经进行了数次迭代，那么执行"重新开始迭代"将取消以前迭代结果，重新开始新的迭代。

    在迭代以后，要计算期望信号与响应信号的误差，

        误差信号＝响应信号－期望信号

    然后计算下次迭代需要的驱动信号，

        驱动信号＝驱动信号（上次迭代）＋误差修正系数×误差信号

    [注] 误差修正系数选择：10％~100％

8.2.3 保存迭代结果

    在迭代完成以后，如继续进行迭代，则上次迭代结果被自动保存，然后开始新的迭代过程，本次迭代完成以后，系统会计算出期望信号与响应信号的误差，并提示误差的大小，如用户要停止迭代，那末根据本次迭代的误差和上次迭代的误差决定是否保留本次迭代结果。

8.2.4 迭代误差计算方法

	最大误差计算方法：
	平均误差计算方法：

9.1 试验控制软件界面
    

9.2 试验控制

     迭代完成以后，系统保留了最后一次迭代的驱动信号，用该信号驱动振动台，即可在振动台上得到具有较小误差的响应信号。

9.2.1 用迭代得到的驱动信号做试验

    用不同组的驱动信号控制振动试验台，根据试验要求可重复控制输出，控制驱动信号可用于循环驱动振动台，循环次数根据试验要求确定，输出幅值可根据试验要求做适当调整。

9.2.2 用其它信号直接做试验

    还可直接读入未进行迭代的控制信号，按试验要求控制输出。

9.2.3 数据采集

    在用驱动信号驱动振动台的同时还可进行数据采集，采集有由第1通道至第n通道进行，控制完成以后，系统会提示把采集的数据保存为VibSYS振动信号采集、处理和分析软件的时域信号，保存信号文件的扩展名为.TIM。

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