说到“MIMO控制器”，可能没有接触过它的人会觉得它和我们常说的振动控制器不是一个产品么？其实不然。MIMO其实是Multiple Input Multiple Output（多输入多输出）的英文缩写。顾名思义，MIMO控制器是一款可以同时输出多个激励信号且接收多个响应信号的控制器，它可以配合多轴振动台进行三轴六自由度试验，也可以配合多个单轴振动台进行双台同步或多台异步试验。而我们常说的振动控制器一般是配合单轴振动台进行单轴振动试验。
今天我们就对MIMO控制器进行简单的介绍，以此为契机，让大家对MIMO控制器有一个比较深入的了解，并在日常工作中能更加熟练地使用它。
PART 1 MIMO控制原理
MIMO控制系统中，每个激励点信号都会影响到所有或多个响应点的信号状态，即响应点的信号变化情况是各个激励点信号耦合叠加的结果，那么为了精确控制响应点的信号变化过程，就必须首先解得输入输出的耦合模型，然后根据其逆模型组成前馈控制系统，可以解算得到各个激励点的信号，闭环控制时，根据反馈误差对各个激励信号进行调整，以实现在一定精度范围内的控制效果。同时，在线不断修正耦合模型，以跟随系统的时变特性和某些非线性特征。
下面以双振动台同步控制系统为例，对多轴控制原理进行说明。
振动台d1激振，使c1产生振动，同时也使c2产生振动；同样，振动台d2激振，也会同时使c1和c2产生振动。这即是多轴试验中常见的振动耦合现象。
两振动台的互耦可用数学模型表达为：
简单形式如下：
其中：
[c]—系统控制点的响应；
[d]—振动台驱动信号；
[G]—传递函数矩阵，表示振动台输入d与控制响应点响应c之间的复杂系统特性，包括：功放、振动台、夹具、试验件和系统的其它设备。
要实现稳定的控制，必须进行解耦运算，即需要补偿系统使得一个独立的输入将产生一个独立的输出，因系统响应结果应与给出的参考谱[r]一致，需引进补偿矩阵[Z]，以消除互耦影响，则振动台的驱动信号为：
若补偿矩阵定义为：
以上即是双台甚至多台振动台同步/相位控制的基本原理，实际系统中，考虑到系统会受到噪声、时变等非线性因素的影响，振动控制器需要实时在线修正各种因素引入的误差，以实现多个控制点幅值/相位与参考谱一致。
PART 2 MIMO振动试验的优势
相较于传统的单轴振动试验，MIMO振动试验有很多单轴振动试验不具备的优势。
√ 防止欠试验
一维振动试验三个轴向依次激励的方式无法实现载荷在多个维度上的耦合效应，容易造成欠试验。MIMO试验可以很好的避免这个情况。
√ 防止过试验（时间）
MIMO试验可以防止试件在时间上的过试验，尤其是疲劳损耗型产品。MIMO振动试验可以一次实现多个维度上的激振，振动时间只有一维振动的1/3。
√ 提高故障激发效率
相对于一维振动试验，MIMO振动试验由于可以同步地激发带宽范围内所有方向上的所有振动模态，可以更容易激发产品的故障。特别对于大型结构采用多振动台进行激励，可充分激发结构的模态，响应信号具有良好的信噪比，能解决大型结构模态试验激励的难题。
√ 缩短试验时间
√ 一次性完成三个方向的激振，减少了试验的时间和中间过程的试验风险。
√ 简化试验工装的设计和加工难度
与一维振动试验系统相比，MIMO振动试验能分段、分区域的控制振动载荷的施加，同时保证更小的横向运动，应用于大型试件的振动试验，可以大幅简化试验工装。
√ 特殊结构的振动试验
大型柔性结构，或结构存在薄弱环节，无法通过结构传递进行振动的试验件，采用单台试验容易造成结构损坏。细长体等结构，在不同位置上的试验条件不同，单台无法实现。目前导弹、火箭和鱼雷等产品多采用MIMO试验装置。
PART 3 VESSTA 4EX MIMO控制器的硬件介绍
VESSTA 系列MIMO控制器是一款性能优异的MIMO试验控制器。通过不同数量数据采集板卡和输出板卡的组合，可轻松实现对通道规模灵活搭配的需求，最高可实现16个输出，128个输入。
VESSTA 4EX MIMO控制器有4块板卡（包含嵌入式电脑板卡，输入板卡，输出板卡）。
VESSTA 4EX MIMO控制器的前面板
前面板主要由电源开关，网口，嵌入式电脑板卡，输出板卡和输入板卡组成。此处着重对三种类型的板卡进行说明。
√ 嵌入式电脑板卡：板卡编号1，位于机箱最左端卡槽，为控制、测量、分析提供实时可
靠的系统。
√ 输出板卡：板卡编号2，每块板卡有4个输出通道和1个Abort接口。输出通道连接功率放大器的输入端口。Abort接口可外接中断信号，方便操作人员设置在一定条件下自动中断试验。
√ 输入板卡：板卡编号3/ 4，每块输入板卡有8个输入通道，可直接接入传感器信号，
支持ICP、电荷、电压等输入模式。当ICP传感器正常连接时，对应输入通道外围的指示灯显示为蓝色。
PART 4 MIMO振动控制系统的组成
MIMO控制器和振动台，功率放大器，传感器组成MIMO振动控制系统。
MIMO振动控制系统组成示意图
安装要点：
1、MIMO控制器的输出端口和功放的输入端口相连接；
2、功率放大器和振动台通过专用线缆相连接；
3、传感器的输出端和MIMO控制器的输入端口相连接；
操作要点：
开始试验前：开启MIMO控制器电源，开启功放电源，开启功放增益；（功放增益最后开启）
结束试验后：关闭功放增益，关闭功放电源，关闭控制器电源。（功放增益最先关闭）
PART 5 VESSTA 4EX MIMO控制器的软件功能
VESSTA 4EX MIMO控制器拥有丰富的控制功能，可以满足用户多样的实验需求。
√ 随机控制
√ 正弦控制、步进正弦、共振搜索与驻留
√ 经典冲击控制, 瞬态冲击（地震波模拟）, 冲击响应谱
√ 长时波形复现（道路谱模拟）
