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Hochauflösende Zufallssteuerung bei niedrigen Frequenzen (Multi-Resolution)

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EDM bietet die Funktion der Mehrfachauflösung, die im Hochfrequenzbereich die gewählte Auflösung und im Niederfrequenzbereich das Achtfache der Auflösung anwendet.

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Die stochastische Kontrolle ist ein grundlegender Vibrationstest für verschiedene Industrien und Hersteller von Produkten. Der FFT-basierte Regelalgorithmus transformiert Zeitsignale in den Frequenzbereich, wo Analyse, Berechnung, Vergleich, Mittelwertbildung (usw.) durchgeführt werden. Die Leistung der Zufallssteuerung wird dadurch bestimmt, wie gut die FFT die Systemeigenschaften beschreibt. Die Auflösung des Spektrums muss so gewählt werden, dass keine erwünschten Beobachtungen übersehen werden und die Anforderungen an die Regelungsleistung erfüllt werden.

Die Merkmale der meisten mechanischen Systeme weisen in der Regel bei niedrigen Frequenzen mehr Details auf als bei hohen Frequenzen und lassen sich besser mit einer logarithmischen Frequenzskala beschreiben. Da die FFT eine einheitliche Frequenzauflösung bietet, kann die gewählte Auflösung, die bei hohen Frequenzen ausreicht, bei niedrigen Frequenzen zu spärlich sein, was zu einer schlechten Regelungsleistung bei der Prüfung der Zufallsregelung führt. Um dieses Problem zu lösen, muss eine höhere Auflösung gewählt werden, um Details bei niedrigen Frequenzen sichtbar zu machen. Eine höhere Auflösung erfordert jedoch mehr Rechenleistung und mehr Speicherplatz zum Speichern der Daten, was zu einer längeren Schleifenzeit und einer langsameren Aktualisierungsrate des Spektrums führt.

Der Kompromiss zwischen der Regelungsleistung bei niedrigen Frequenzen und dem gesamten Systemverhalten ist immer schwierig, aber Crystal Instruments hat die Lösung: Multi-Resolution Random Control. Diese Technik wurde kürzlich in den Random-Control-Algorithmus eingeführt und unterteilt den gesamten Frequenzbereich in niedrige und hohe Frequenzbänder. In jedem Frequenzband werden jeweils zwei verschiedene Regelkreise mit unterschiedlichen Abtastraten verwendet. Das Achtfache der gewählten Auflösung wird bei der Berechnung des Regelkreises auf das niedrige Frequenzband angewandt. Dadurch wird die Regelungsleistung bei niedrigen Frequenzen erheblich verbessert, ohne dass die Schleifenzeit verlängert oder die Aktualisierungsrate des Spektrums verringert wird. Der Vibrationstest kann auf dem begrenzten Speicherplatz aufgezeichnet werden.

Die Grenzfrequenz, die den Frequenzbereich in zwei Bänder unterteilt, wird von EDM automatisch berechnet. Darüber hinaus werden einige benachbarte Frequenzen zur Auswahl angeboten, um Resonanz oder Antiresonanz zu vermeiden.

Testergebnisse:

In den zusammengesetzten Fenstern unten läuft ein Test ohne Multi-Resolution-Kontrolle mit 400 Zeilen.

Die blaue Linie ist das Kontrollspektrum. Die grüne Linie ist das Profilspektrum. Die gelben und roten Linien sind Alarm- und Abbruchgrenzen.

In diesem Fall führt ein Spider einen Random-Test mit einem Profil durch, bei dem es einige Spitzen und Täler unter 100 Hz und zwischen 200 und 500 Hz gibt. Es ist zu erkennen, dass das Kontrollspektrum zwischen 200 und 500 Hz sehr gut mit dem Profil übereinstimmt, aber unterhalb von 100 Hz nicht zufriedenstellend ist. Der Grund dafür ist in der ersten Hälfte dieses Artikels beschrieben.

Bei aktivierter Multi-Resolution-Control ist die Auflösung im niedrigen Frequenzbereich viel höher und die Regelleistung wird erheblich verbessert. Das Regelspektrum stimmt mit dem Profil unterhalb von 100 Hz sowie 200 bis 500 Hz überein.

Die unten stehenden zusammengesetzten Regelungsfenster sind auf den Bereich von 13 bis 100 Hz vergrößert.

Das obere Diagramm zeigt, wie die Steuerung(f) mit dem Profil(f) OHNE Multi-Resolution-Control übereinstimmt.

Das untere Diagramm zeigt, wie die Steuerung(f) mit dem Profil(f) MIT Multi-Resolution-Control übereinstimmt.

Kontrolle(f) passt viel besser zum Profil(f) mit der Multi-Resolution-Kontrolle.

Der Unterschied zwischen Kontrolle(f) und Profil(f) ist im Niederfrequenzbereich mit Multi-Resolution-Control viel geringer ausgeprägt.