申请/专利权人：北京工业大学

申请日：2019-01-14

公开（公告）日：2020-06-23

公开（公告）号：CN109709869B

主分类号：G05B19/042(20060101)

分类号：G05B19/042(20060101)

优先权：

专利状态码：失效-未缴年费专利权终止

法律状态：2021.12.24#未缴年费专利权终止;2019.05.28#实质审查的生效;2019.05.03#公开

摘要：本发明涉及一种用于控制系统软制动控制方法。该方法的提出以不可预知的控制信号使控制对象相应参考指标超限为背景。当控制信号超限时，在线对控制对象进行软制动控制。通过预定限值、搭建不可逆开关、信号保持、信号衰减等步骤实现对控制对象响应超限时的软制动控制。使得控制对象在指令信号超过相应限值时既不会紧急制动，又不会使控制对象响应进一步发展从而发生更大危害。从而实现对控制对象的保护。同时由于在线软制动控制的实现，不需要对输入信号离线改造。

主权项：1.一种地震模拟振动台控制系统软制动控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：设置逻辑模块，预先确定控制对象各个参考量及其限值，作为逻辑判断标准；当输入信号的绝对值大于相应的预定限值时，逻辑信号输出1，否则输出0；步骤2：设置不可逆开关，当步骤1中的所述各个参考量指令信号超过相应预定限值时，触发不可逆开关，控制对象进入信号保持阶段，不再受超过相应预定限值后信号的控制，一直保持在超过相应预定限值的前一步信号控制的位置、速度、力和电压；只要当某一个逻辑模块信号输出为1，即控制对象相应参考量超过相应预定限值时，逻辑值1将一直作为最大逻辑值参与循环，实现不可逆开关的不可逆特性；步骤3：添加信号衰减模块，信号衰减模块中设置指数衰减函数，即当步骤2中的所述控制对象进入信号保持阶段后，所述信号衰减模块同时启动软制动倒计时，控制信号乘以所述指数衰减函数，直至输入信号衰减到零，控制对象在初始状态停止；所述指数衰减函数为f＝1-|e-input|，其中，input为输入信号。

全文数据：一种控制系统软制动控制方法技术领域本发明涉及一种控制系统软制动控制方法，属于试验控制技术领域。背景技术控制系统作为具有自身目标、功能的管理系统，在民用机械控制、军用火力控制、航空航天系统控制等人类社会的各个领域都有广泛应用。控制系统的三个基本要求为：动态过程平稳、响应动作迅速、跟踪目标准确。然而在实际应用过程，对于某些控制系统而言，由于输入信号的不确定性，很可能造成输出信号超过控制对象本身的限值，对控制对象造成一定损害，因此制动控制是控制系统中必不可少的组成部分。但是，信号超限导致的控制系统的突然制动也会对某些控制对象产生一定伤害。发明内容基于现有控制技术的上述缺陷，本发明提出了一种控制系统软制动控制方法，用以使得控制信号超过控制对象自身限值时控制对象可以缓慢制动，从而实现对控制对象的保护。为了实现上述目的，本发明采用如下技术手段：一种控制系统软制动控制方法，包括以下步骤：步骤1：设置逻辑模块，预先确定控制对象各个参考量及其限值，作为逻辑判断标准；步骤2：设置不可逆开关，当步骤1中的所述各个参考量指令信号超过相应预定限值时，触发不可逆开关，控制对象进入信号保持阶段，不再受超过相应预定限值后信号的控制，一直保持在超过相应预定限值的前一步信号控制的位置、速度、力和电压；步骤3：添加信号衰减模块，信号衰减模块中设置指数衰减函数，即当步骤2中的所述控制对象进入信号保持阶段后，所述信号衰减模块同时启动软制动倒计时，控制信号乘以所述指数衰减函数，直至输入信号衰减到零，控制对象在初始状态停止。进一步地，所述指数衰减函数为f＝1-|e-input|，其中，input为输入信号。进一步地，所述步骤1中，当输入信号的绝对值大于相应的预定限值时，逻辑信号输出1，否则输出0。进一步地，所述步骤2中，只要当某一个逻辑模块信号输出为1，即控制对象相应参考量超过相应预定限值时，逻辑值1将一直作为最大逻辑值参与循环，实现不可逆开关的不可逆特性。进一步地，所述步骤3中，所述软制动倒计时时间为4s。与现有技术相比，本发明的优势在于：1.通过不可逆开关实现控制对象信号保持，通过信号衰减模块实现控制对象缓缓回到初始状态并停止，保护控制对象免受损害。2.本发明采用在线控制方法，不需要对输入信号离线改造。附图说明图1为软制动模块实现详图；图2为不可逆开关实现控制信号保持详图；图3为信号衰减详图；图4a为台面与周围支护发生碰撞的效果；图4b为振动台响应超限时紧急制动的效果；图4c为采用本发明的振动台响应超限时软制动效果。具体实施方式本发明的软制动模块实现详图参见图1所示,结合相关附图,下面详细介绍本发明的实施步骤。一种控制系统软制动控制方法，包括以下步骤：步骤1：设置逻辑模块，预先确定控制对象各个参考量及其限值，作为逻辑判断标准。当输入信号的绝对值大于相应的预定限值时，逻辑信号输出1，否则输出0。步骤2：设置不可逆开关，如图2所示，当步骤1中的所述各个参考量指令信号超过相应预定限值时，触发不可逆开关，控制对象进入信号保持阶段，不再受超过相应预定限值后信号的控制，一直保持在超过相应预定限值的前一步信号控制的位置、速度、力和电压。只要当某一个逻辑模块信号输出为1，即控制对象相应参考量超过相应预定限值时，逻辑值1将一直作为最大逻辑值参与循环，实现不可逆开关的不可逆特性。步骤3：如图3所示，添加信号衰减模块，信号衰减模块中设置指数衰减函数，即当步骤2中的所述控制对象进入信号保持阶段后，所述信号衰减模块同时启动软制动倒计时，软制动倒计时时间为4s，控制信号乘以所述指数衰减函数，直至输入信号衰减到零，控制对象在初始状态停止。其中，指数衰减函数为f＝1-|e-input|，其中，input为输入信号。实施例1本发明实现的效果如图4a-图4c所示。示例中以地震模拟振动台为控制对象，以振动台位移为参考量，振动台运动幅值105毫米，超出则意味振动台与周围支护结构碰撞，位移限值设为100毫米。在图4a中不难发现台面位移最大值达到振动台运动幅值105毫米，此时认为台面与周围支护发生碰撞。图4b为振动台响应超限时紧急制动的效果。图4c为本发明的振动台响应超限时软制动效果。从振动台运动位移时程曲线不难看出当振动台响应超限时本发明的振动台软制动控制方法对振动台本身和振动台上试验试件都有良好的保护效果。最后应说明的是以上发明内容仅用以说明本发明,而并非限制本发明所描述的技术方案。本发明并非只适用于振动台的控制，不可逆开关的应用、信号保持方法、控制信号超限软制动的解决均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

权利要求：1.一种控制系统软制动控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：设置逻辑模块，预先确定控制对象各个参考量及其限值，作为逻辑判断标准；步骤2：设置不可逆开关，当步骤1中的所述各个参考量指令信号超过相应预定限值时，触发不可逆开关，控制对象进入信号保持阶段，不再受超过相应预定限值后信号的控制，一直保持在超过相应预定限值的前一步信号控制的位置、速度、力和电压；步骤3：添加信号衰减模块，信号衰减模块中设置指数衰减函数，即当步骤2中的所述控制对象进入信号保持阶段后，所述信号衰减模块同时启动软制动倒计时，控制信号乘以所述指数衰减函数，直至输入信号衰减到零，控制对象在初始状态停止。2.根据权利要求1所述的一种控制系统软制动控制方法，其特征在于：所述指数衰减函数为f＝1-|e-input|，其中，input为输入信号。3.根据权利要求1所述的一种控制系统软制动控制方法，其特征在于：所述步骤1中，当输入信号的绝对值大于相应的预定限值时，逻辑信号输出1，否则输出0。4.根据权利要求3所述的一种控制系统软制动控制方法，其特征在于：所述步骤2中，只要当某一个逻辑模块信号输出为1，即控制对象相应参考量超过相应预定限值时，逻辑值1将一直作为最大逻辑值参与循环，实现不可逆开关的不可逆特性。5.根据权利要求1所述的一种控制系统软制动控制方法，其特征在于：所述步骤3中，所述软制动倒计时时间为4s。

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