具有柔性致動器組件和迭代獲得的驅(qū)動的測試系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】具有柔性致動器組件和迭代獲得的驅(qū)動的測試系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請交叉引用
[0002]本申請要求于2013年9月9日提交的美國臨時專利申請N0.61/875,645的優(yōu)先權(quán)。
【背景技術(shù)】
[0003]本發(fā)明涉及對系統(tǒng)、機(jī)器或過程的控制。更具體地，本發(fā)明涉及計(jì)算以下模型，該模型用于產(chǎn)生驅(qū)動信號作為振動系統(tǒng)或其他受控系統(tǒng)的輸入。
[0004]能夠模擬施加到測試樣品的負(fù)荷和/或運(yùn)動的振動系統(tǒng)通常是已知的。由于振動系統(tǒng)在產(chǎn)品開發(fā)中是高效的，振動系統(tǒng)廣泛用于性能評估、耐久性測試和各種其他目的。例如，在汽車、摩托車等的開發(fā)中相當(dāng)普遍的是，使車輛或其子結(jié)構(gòu)經(jīng)歷模擬操作條件(諸如道路或試驗(yàn)軌道)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。實(shí)驗(yàn)室中的物理仿真涉及數(shù)據(jù)獲取和分析的公知方法，以便開發(fā)能夠施加于振動系統(tǒng)的驅(qū)動信號，從而再現(xiàn)操作環(huán)境。這種方法包括:用遠(yuǎn)離操作環(huán)境的物理輸入的“遠(yuǎn)程”換能器(transducer)裝備車輛。普通的遠(yuǎn)程換能器包括但不限于:應(yīng)變儀、加速計(jì)和位移傳感器，它們隱式地限定了感興趣的操作環(huán)境。接著，在相同操作環(huán)境下驅(qū)動車輛，同時記錄遠(yuǎn)程換能器響應(yīng)(內(nèi)部負(fù)荷和/或運(yùn)動)。在安裝到振動系統(tǒng)的車輛的仿真期間，驅(qū)動振動系統(tǒng)的致動器，以在實(shí)驗(yàn)室中在車輛上再現(xiàn)記錄的遠(yuǎn)程換能器響應(yīng)。
[0005]然而，在可以發(fā)生模擬測試之前，
[0006]必須在實(shí)驗(yàn)室中表征振動系統(tǒng)的輸入驅(qū)動信號與遠(yuǎn)程換能器的響應(yīng)之間的關(guān)系。通常，這種“系統(tǒng)識別”過程包括:獲得完整物理系統(tǒng)(例如，振動系統(tǒng)、測試樣品和遠(yuǎn)程換能器)(在下文中稱為“物理系統(tǒng)”)的各自模型或傳遞函數(shù);計(jì)算所述完整物理系統(tǒng)的逆模型或傳遞函數(shù)；以及使用所述逆模型或傳遞函數(shù)迭代地獲得振動系統(tǒng)的適當(dāng)驅(qū)動信號，以在實(shí)驗(yàn)室情況下獲得關(guān)于測試樣品的與在操作環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的遠(yuǎn)程換能器的響應(yīng)基本上相同的遠(yuǎn)程換能器的響應(yīng)。
[0007]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，當(dāng)遠(yuǎn)程換能器沒有在物理上遠(yuǎn)離測試系統(tǒng)輸入時(例如，“遠(yuǎn)程”換能器是振動系統(tǒng)控制器的反饋?zhàn)兞康那闆r，諸如力或運(yùn)動)，不改變獲得適當(dāng)驅(qū)動信號的這種處理。
[0008]雖然上述用于獲得振動系統(tǒng)的驅(qū)動信號的系統(tǒng)和方法已經(jīng)取得了重大成功，但是繼續(xù)需要改進(jìn)這種系統(tǒng)。具體地，需要改進(jìn)物理系統(tǒng)的模型以及用于獲得驅(qū)動信號的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本文提供
【發(fā)明內(nèi)容】
和摘要，以通過簡化形式引入對以下在【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步描述的構(gòu)思的選擇。本
【發(fā)明內(nèi)容】
和摘要不意圖標(biāo)明所請求保護(hù)主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不意圖用于限制所請求保護(hù)主題的范圍。所請求保護(hù)的主題不限于解決了【背景技術(shù)】中記載的任何或所有缺點(diǎn)的實(shí)施方式。
[0010]本發(fā)明的第一方面是一種測試，包括:物理測試臺，具有響應(yīng)驅(qū)動信號的柔性致動器組件；以及測試樣品，可操作地連接到柔性致動器組件。提供了一種非暫時性計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備并將其配置為利用處理器進(jìn)行操作，以執(zhí)行存儲在其上的指令，從而將測試驅(qū)動信號施加于物理測試臺。獲得物理測試臺和測試樣品對于測試驅(qū)動信號的實(shí)際響應(yīng)信號，并基于實(shí)際響應(yīng)信號與選定響應(yīng)信號計(jì)算誤差。如果所述誤差沒有達(dá)到選定閾值，則基于所述誤差和松弛增益因子獲得新的驅(qū)動信號。獲得并施加所述新的驅(qū)動信號，直到所述誤差達(dá)到所述選定閾值。
[0011]第二方面是一種操作測試系統(tǒng)的方法，所述方法包括:將測試驅(qū)動信號施加于具有柔性致動器組件的物理測試臺，其中，柔性致動器組件將負(fù)荷傳遞給測試樣品。獲得物理測試臺和測試樣品對于測試驅(qū)動信號的實(shí)際響應(yīng)信號，并基于實(shí)際響應(yīng)信號與選定響應(yīng)信號計(jì)算誤差。如果所述誤差沒有達(dá)到選定閾值，則基于所述誤差和松弛增益因子獲得新的驅(qū)動信號。獲得并施加所述新的驅(qū)動信號，直到所述誤差達(dá)到所述選定閾值。
[0012]可以在以上描述的各方面的另外實(shí)施例中提供以下特征中的一個或多個特征。
[0013]松弛增益因子大于0.5，并且優(yōu)選地，大于0.65，更加優(yōu)選地，大于0.75，甚至更加優(yōu)選地，大于0.8。通過能夠使用比之前使用的松弛增益因子更大的松弛增益因子，當(dāng)與不具有這種柔性致動器組件的測試系統(tǒng)相比時，大大減少了使用如上所述的迭代過程獲得驅(qū)動所需的迭代總次數(shù)。
[0014]所述方法和測試系統(tǒng)不受所使用的模型類型的限制。例如而不是限制性地，線性模型或非線性模型可以被配置用于物理測試臺和測試樣品，其中，基于所述誤差、線性模型或非線性模型以及松弛增益因子獲得所述新的驅(qū)動信號。
[0015]柔性致動器組件可以包括:一個或多個致動器，每個致動器具有將致動器連接到測試樣品的彈簧以提供柔度；以及/或者包括蓄能器。蓄能器可以通過流體或機(jī)械方式連接到雙作用式致動器的活塞或腔室中的每一個。蓄能器將彈簧效應(yīng)引入到其他實(shí)質(zhì)上的剛性致動器。每個蓄能器可以包括可壓縮流體(通常是，諸如氮?dú)獾臍怏w、機(jī)械彈簧或其他彈性介質(zhì)或設(shè)備)的第一部分，并且與氣體相比，填充有液體的第二部分基本上不可壓縮。每個蓄能器164的第二部分通過流體方式連接到鉆孔或通過機(jī)械方式連接到活塞。通常，在每個蓄能器中設(shè)置隔板(或諸如活塞的等效分離設(shè)備)以保持彈簧設(shè)備或介質(zhì)與液體的分離。使用通常但不排他地預(yù)充有氮?dú)饣驒C(jī)械元件的液壓蓄能器允許調(diào)節(jié)致動器組件的彈簧剛度(即，柔度)，以匹配特定測試樣品的需求。
[0016]柔性致動器組件的柔度可以調(diào)節(jié)，和/或如果期望的話，則柔性致動器組件在一個或多個自由度上比測試樣品更柔軟。
[0017]還可以利用致動器組件的其他設(shè)計(jì)考慮來獲得期望性能。例如，蓄能器有效面積與活塞面積之間的面積比、蓄能器活塞的質(zhì)量和/或進(jìn)入/排出蓄能器的油的速度中的任何一個或全部可以被用于將柔度調(diào)節(jié)為在低頻有效(但變得基本上惰性)或者基本上在高頻至少更硬(保證更小的柔度和更大的剛度)。
[0018]以上在前述實(shí)施例中的任何一個實(shí)施例中描述的方法和測試系統(tǒng)的具體優(yōu)點(diǎn)在于，可以用與測試樣品相似但不同的新的測試樣品替代測試系統(tǒng)中的測試樣品。施加與達(dá)到選定閾值的所述誤差相對應(yīng)的驅(qū)動信號，以進(jìn)行對所述新的測試樣品的測試。在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中，將需要產(chǎn)生新的驅(qū)動信號，這花費(fèi)大量時間。而因?yàn)槿嵝灾聞悠鹘M件，可以對相似但不同的測試樣品使用相同的驅(qū)動信號。
[0019]如本文中使用的，“相似但不同的測試樣品”是具有用于測試樣品的整體相同結(jié)構(gòu)的測試樣品，但是每個相似但不同的測試樣品在至少一個方面上不同，諸如但不限于:不同的結(jié)構(gòu)、元件、材料、操作參數(shù)特性、數(shù)值、設(shè)置或調(diào)節(jié)。以另一種方式來講，當(dāng)使用相同的驅(qū)動信號測試每個測試樣品時，如果從每個測試樣品獲得的測試結(jié)果是合適的，則兩個測試樣品相似但不同。如果在另外基本上相同但不包括一個或多個柔性致動器組件的測試系統(tǒng)中使用前述相同的測試樣品并且當(dāng)相同的驅(qū)動信號施加于每個測試樣品時獲得的測試結(jié)果將不是合適的，則這兩個測試樣品相似但不同。
[0020]所述方法和測試系統(tǒng)的具體優(yōu)點(diǎn)在于，測試樣品是車輛的至少一部分，其中，柔性致動器組件中的至少一個被配置為沿與車輛的前向運(yùn)動或車輛的前向運(yùn)動的橫向運(yùn)動基本上相對應(yīng)的方向?qū)⒇?fù)荷施加于車輛的所述至少一部分。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是現(xiàn)有技術(shù)測試系統(tǒng)的示意性框圖。
[0022]圖2是適當(dāng)計(jì)算環(huán)境的示意圖。
[0023]圖3A是示出了振動測試的現(xiàn)有技術(shù)方法的識別階段中包括的步驟的流程圖。
[0024]圖3B是示出了振動測試的現(xiàn)有技術(shù)方法的迭代階段中包括的步驟的流程圖。
[0025]圖3C是示出了振動測試的現(xiàn)有技術(shù)方法的另一迭代階段中包括的步驟的流程圖。
[0026]圖4A是用于利用調(diào)節(jié)器獲得振動系統(tǒng)的驅(qū)動信號的現(xiàn)有技術(shù)迭代過程的詳細(xì)框圖。
[0027]圖4B是用于利用本發(fā)明的調(diào)節(jié)器獲得振動系統(tǒng)的驅(qū)動信號的另一現(xiàn)有技術(shù)迭代過程的詳細(xì)框圖。
[0028]圖5是具有本發(fā)明的一方面的測試系統(tǒng)的示意性框圖。
[0029]圖6是柔性致動器組件的示意圖。
[0030]圖7是具有本發(fā)明的一方面的物理測試臺的示意性框圖。
[0031 ]圖8是示出了振動測試的現(xiàn)有技術(shù)方法的識別階段的示意性框圖。