振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)的控制儀（振動(dòng)控制儀）主要由數(shù)字分析（頻率分析）部分、數(shù)字伺服部分構(gòu)成，如下圖1所示。數(shù)字分析部分執(zhí)行頻率分析（正弦波振動(dòng)的頻率響應(yīng)分析、隨機(jī)波振動(dòng)的PSD分析），數(shù)字伺服部分則根據(jù)頻率分析結(jié)果和控制目標(biāo)的量級(jí)差生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
頻率分析比較復(fù)雜，試驗(yàn)相關(guān)人員不需要詳細(xì)了解，知道有這么一回事即可。本文就數(shù)字伺服部分實(shí)施的一般控制原理進(jìn)行說明。
圖1中，數(shù)字伺服部分生成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)D(ω)，通過電力增幅器放大，驅(qū)動(dòng)加振機(jī)。通過計(jì)算加振系的傳遞函數(shù)Z(ω)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)D(ω)使控制點(diǎn)加速度量級(jí)C(ω)和控制目標(biāo)R(ω)一致。傳遞函數(shù)Z(ω)即驅(qū)動(dòng)信號(hào)D(ω)和控制點(diǎn)加速度量級(jí)C(ω)的比【Z(ω)=D(ω)/C(ω)】，通常，加振實(shí)施前使用低量級(jí)的隨機(jī)加振，振動(dòng)控制儀自動(dòng)取得。加振系線性場(chǎng)合，為了控制點(diǎn)的加速度C(ω)和目標(biāo)值R(ω)一致，驅(qū)動(dòng)信號(hào)D(ω)可通過下式求出，
加振系非線性場(chǎng)合，實(shí)際加振時(shí)控制儀的傳遞函數(shù)Z(ω)是變化的，驅(qū)動(dòng)信號(hào)會(huì)根據(jù)控制點(diǎn)加速度量級(jí)C(ω)和控制目標(biāo)R(ω)而產(chǎn)生差值。為了補(bǔ)償這個(gè)差值，需要逐次分析控制點(diǎn)的加速度量級(jí)，為了接近控制目標(biāo)需要不斷的修正驅(qū)動(dòng)信號(hào)。驅(qū)動(dòng)信號(hào)的修正量ΔD(ω)可通過下式計(jì)算，
這個(gè)修正量ΔD(ω)跟控制點(diǎn)加速度量級(jí)和控制目標(biāo)R(ω)的差ΔR(ω)成線性關(guān)系，線性系數(shù)即加振系的傳遞函數(shù)Z(ω)。所以，傳遞函數(shù)Z(ω)是控制中最重要的一個(gè)參數(shù)，修正次數(shù)少的情況下更接近控制點(diǎn)的加速度目標(biāo)值，就需要取得高精度的傳遞函數(shù)Z(ω)。
傳遞函數(shù)Z(ω)在試驗(yàn)體的共振頻率附近會(huì)產(chǎn)生大的高峰值和低谷值，非線性的原因是傳遞函數(shù)的變化率在共振頻率附近比較大，如圖3，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的修正量也跟著變大，從而導(dǎo)致控制的跟蹤性不足，控制結(jié)果和目標(biāo)值無法一致，產(chǎn)生大的差異。此現(xiàn)象在隨機(jī)振動(dòng)時(shí)加振量級(jí)上升時(shí)（比如-6dB→-3dB→0dB）以及非定值加振正弦振動(dòng)時(shí)容易出現(xiàn)。圖4是300Hz附近有共振頻率的試驗(yàn)體正弦波振動(dòng)的控制結(jié)果。試驗(yàn)體共振頻率附近，控制系統(tǒng)的追蹤性不足，導(dǎo)致一時(shí)的控制過沖（overshoot）發(fā)生。
針對(duì)上述加振系統(tǒng)的非線性需要改善控制的跟蹤性不足，使各驅(qū)動(dòng)信號(hào)更新循環(huán)時(shí)的傳遞函數(shù)Z(ω)變化盡可能的小。隨機(jī)波加振量級(jí)上升時(shí)，可以將上升量的刻度盡量細(xì)分變小，從而相對(duì)性的減小傳遞函數(shù)Z(ω)的變化。正弦波加振時(shí)，同樣可以使用針對(duì)階段式加大量級(jí)逐次修正傳遞函數(shù)的設(shè)備，即細(xì)分上升刻度達(dá)到改善。無上述設(shè)備的時(shí)候，也可以通過設(shè)定較慢的掃頻速度，即單位時(shí)間內(nèi)驅(qū)動(dòng)信號(hào)修正量變小來改善控制的跟蹤性。但是，需要注意的是，此方法會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)體上的振動(dòng)負(fù)荷循環(huán)數(shù)增加。
本文主要簡(jiǎn)單說明振動(dòng)控制儀內(nèi)部的控制原理，即為了使控制加速度和目標(biāo)加速度一致，通過改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)得到，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的變化需要根據(jù)帶有試驗(yàn)體加振系統(tǒng)的傳遞函數(shù)進(jìn)行。由于試驗(yàn)體共振頻率（共振點(diǎn)）的影響，導(dǎo)致傳遞函數(shù)變化大，驅(qū)動(dòng)信號(hào)無法跟蹤變化的情況下會(huì)導(dǎo)致控制過沖發(fā)生。最后，介紹兩種可解決過沖問題的方法。
此文對(duì)從事多年振動(dòng)試驗(yàn)的人員會(huì)有一定的幫助，對(duì)于初入者比較難理解，建議理解傳遞函數(shù)的概念即可。
