地震模拟振动台三参量控制技术的研究

针对电液伺服振动台单纯的以位移控制为基础存在着使用频率狭窄和系统阻尼小的缺陷而不能很好地实现波形复现的问题,本文根据地震模拟振动台振动控制系统的工作性能,在对液压系统进行一定线性化处理的基础之上,搭建了系统的数学模型.在单纯位移控制的基础上,增加了加速度和速度环节设计三参量控制器,分别用PID控制和三参量控制的方法对电液振动台进行仿真研究,比较了PID控制和三参量控制的优缺点.仿真结果表明,三参量的方法能有效地增大系统阻尼防止共振破坏,增强了系统的稳定性.     

3×3 m模拟地震振动台

本文介绍了1983年8月研制成功的3×3 m模拟地震振动台的性能和原理,它是采用强地震加速度讯号直接控制的,由二台12 t 输出推力的激振器推动的电液伺服控制的单水平向振动台,负载15 t, 频带为0.5—30 Hz. 该装置设于机械工业部抗震研究室.      

简易单向专用地震模拟振动台的研制

振动台实验方法是目前抗震研究中的重要手段之一。作者在碎石桩加固液化地基效果的试验研究中，利用从美国MTS公司引进的电液伺服加载试验系统，建成了一个简易单向专用振动台。主要介绍在振动台设计方面遇到的技术难题及其解决途径。主要包括振动台基础、台面和作动器连接部件、台面支撑系统和侧面导向系统材料的正确选择、设计和制作等。文中所采用的技术措施对试验成功起到了保障作用，研制出的振动台试验系统还可以应用于其它岩土地震问题的试验研究。     

地震模拟振动台初始状态调节和控制参数的匹配

本文介绍正在研制的三向六自由度电液伺服地震模拟振动台的控制策略和有电反馈三级伺服阀的电液伺服系统初始状态的调节方法，控制参数的匹配原理及其在地震模拟台性能高度中的应用。文中进行了理论分析和实验研究。     

位移控制的子结构地震模拟振动台混合试验方法

为了解决地震模拟振动台承载能力及台面尺寸对大型结构试验的限制,扩展振动台的功能,提出了位移控制子结构地震模拟振动台混合试验方法,包括试验原理、试验过程及数值积分方法,并给出了2种子结构边界条件的模拟形式.通过1个简单框架结构的地震模拟振动台试验和子结构混合加载试验验证了该方法的可行性,并指出了该试验方法的主要技术问题.混合试验方法通过子结构技术和振动台试验相结合,解决了目前的地震模拟振动台试验和拟动力试验在设备规模和加载速度上的局限性.     

基于幂指数法的地震模拟振动台频域前馈补偿方法

针对地震模拟振动台受到系统和试件非线性等因素影响,导致波形再现精度不高的问题,提出基于幂指数法的地震模拟振动台频域前馈补偿方法以提高振动台的控制效果,通过数值仿真和实际振动台试验对该方法的控制性能进行研究。研究结果表明：基于幂指数法的地震模拟振动台频域前馈补偿方法能够快速收敛,迭代次数较少,可以大幅提高振动台的波形复现精度,能够提高振动台的控制性能。     

结构地震响应在线微机主动性控制算法与误差仿真

本文提出如何由在线数字微机实现闭环主动性结构控制的在线控制算法问题,并结合快速加荷的拟动力试验技术,介绍“在线”数字微机控制非线性结构振动的基本原理,针对单自由度非弹性离散化模型提出闭环单步预报主动与被动控制相结合的在线控制算法,包括电液伺服系统的调节算法和力时滞响应问题,并综合分析了各种可能的误差源,提出估计其界限值的仿真模型。最后综合指出对实际工程结构实现闭环主动性控制有普遍意义的一些主要条件和进一步的研究方向。     

大型振动离心机设备设计关键技术研究

大型振动离心机作为代表岩土地震工程最高试验技术水平的新型尖端试验设备,目前全球仪有美国和日本各1台,而我国目前为空白,与我国严峻的地震形势、复杂的工程地质环境与高速发展的工程建设不相匹配.文中概述了国际大型振动离心机建设现状,通过跟踪现有两台大型振动离心机技术发展,分析比较了优缺点,研究了大型振动离心机设备设计关键技术.分析表明,振动台的振动容量和振动负载为振动离心机的核心技术指标,振动台为大型振动离心机建设是否成功的关键;振动台设计的核心是电液伺服激振系统,决定了振动台的总体运行性能;振动台设计的要点是台体和动力源,分别决定着系统支承和动力的性能;离心机和振动台之间相互影响和制约,多种因素需要协调考虑.同时,文中对其中部分问题提出了解决对策和建议,可为国内大型振动离心机设备设计提供帮助和参考.     

低频振动台主要性能指标测试分析

为了更好满足地震计的振动测试需求,对振动台的波形失真度、横向运动比、台面不均匀度及稳定性等主要性能指标进行了测试分析.测试结果表明:该振动台具有较好的低频振动特性.利用低频标准套组对该振动台和中国计量科学研究院标准振动台进行比对分析,测试结果存在较小偏差.     

基于微机电的速度型地震传感器技术仿真

随着微机电技术的广泛应用,开发微型化的新型地震计成为发展趋势。本文分析了微机电速度型地震传感器的基本原理,根据实际需求,用multisim软件对微机电速度型地震传感器的加速度／速度积分电路的电路特性进行仿真,并提出了微机电速度型地震传感器的实现方法。     

子结构地震模拟振动台混合试验原理与实现

为了解决地震模拟振动台承载能力及台面尺寸对大型结构试验的限制,扩展振动台的功能,本文提出了子结构地震模拟振动台混合试验方法、试验过程及实时数值积分方法,并给出了试验子结构边界条件的两种模拟形式.通过一个简单框架结构的地震模拟振动台试验和子结构混合加载试验验证了该方法的可行性,并指出了该试验方法的主要技术问题.混合试验方法通过子结构技术和振动台试验相结合,解决了目前的地震模拟振动台试验和拟动力试验在设备规模和加载速度上的局限性.     

基于虚拟振动台的实时耦联动力仿真试验

实时耦联动力试验(RTDHT)是一种将物理模型试验与数值求解计算实时耦联在一起的新型结构动力试验方法.本文采用SIMULINK对液压伺服振动台系统进行了仿真,建立虚拟振动台模型对真实振动台进行离线调试.并提出基于虚拟振动台进行实时耦联动力仿真试验,从而对真实实时耦联动力试验进行指导的思想.仿真结果表明,虚拟振动台可以很好地仿真真实振动台的动力特性,离线调试结果应用于真实振动台能够得到优良的控制性能;基于虚拟振动台的实时耦联动力仿真试验能够反映真实实时耦联动力试验中存在的时滞以及由此而可能导致的系统失稳问题.采用预测补偿算法对时滞进行了补偿,结果表明补偿算法消除了时滞的影响,试验系统稳定且试验结果与数值计算结果吻合得较好.基于虚拟振动台对实时耦联动力试验进行研究,既能对真实试验提出指导又可避免试验系统失稳对设备的损害,是一种实用且必要的研究手段.     

西南交通大学8m×10m地震模拟振动台运行对场地振动的影响分析

西南交通大学建成的8m×10m/160t振动台是目前国内规模最大的振动台,对其运行质量和振动影响进行评价具有示范效应。探讨该振动台振动影响的现场实验于2017年初展开,实测结果表明:该振动台在工作频段内受控性能很好,对地震动信号重现度很高;台面满载满负荷运行时实验室建筑基础10m以内地面振动加速度实测值不超过6.6gal,振动速度小于2mm/s,不会对实验室厂房及附属办公建筑的安全、使用舒适性及人们正常工作、生活造成不利影响。     

变阻尼半主动结构控制振动台试验

在一个１：４的五层模型刚架结构上进行了变阻尼半主动结构控制振动台试验．在结构的底层安装了一个溢流阀式变阻尼控制器,输入几种不同的地震动并采用几种不同的控制算法对结构进行了变阻尼半主动控制。振动台试验结果表明,受阻尼半主动结构控制仅需要很少的电能,就可以达到较好的控制效果,是一种很有应用前景的结构振动控制方案。结合溢流阀式变阻尼控制器的特点,分析了一些因素对控制效果的影响．     

变阻尼半主动结构振动台试验

在一个1：4的五层模型刚架结构上进行了变阻尼半主动结构控制振动台试验,在结构的底层安装了一个溢流阀式变阻尼控制器,输入几种不同的地震动并采用几种不同的控制算法对结构进行了变阻尼半主动控制,振动台试验结果表明,变阻尼半主动结构控制仅需要很少的电能,就可以达到较好的控制效果,是一种很有效的前景的结构振动控制方案,结合溢流阀式变阻尼控制器的特点,分析了一些因素对控制效果的影响。     

面板堆石坝的动力离心模型试验研究

为研究面板堆石坝的地震响应规律,采用Parkfield波作为地震动输入,在清华大学50g-t土工离心机上进行了动力离心模型试验.试验在50倍重力加速度条件下采用电液伺服离心机振动台系统完成,采用加速度传感器测量了模型不同位置动力响应的加速度时程并且测量了面板的变形.结果表明,地震最大响应发生于坝顶,该处地震动放大系数接...     

地震模拟振动台控制系统的发展

地震模拟振动台作为结构抗震研究重要的试验设备之一,从20世纪60年代至今,经历了从线性到非线性、时不变到时变、模拟控制到数字控制、位移控制到加速度高级算法控制的发展过程.本文从建模方法、参数识别和控制算法三个方面回顾了地震模拟振动台控制系统研究的发展历程与现状,并阐述了地震模拟振动台控制系统的发展趋势,即试件与台面动力耦合模型、高性能参数识别、控制器参数自整定、强非线性高级控制算法、振动台台阵系统控制算法.     

地震模拟振动台试验系统频率特性估计的研究及应用

系统地分析了在地震模拟振动台试验系统频率特性测试过程中，测量误差，环境对振动台驱动信号的干扰噪声及试验系统本身非线性等因素的影响，得到了对指导试验具有重要意义的结论，阐述了应用试验系统频率特性对试验进行数字补偿控制的方法，并列举一些实例。     

低频标准振动台系统的相对复合自反馈技术

地震计的校准需低频标准振动台系统产生失真度较低的正弦波,速度反馈广泛用于低频标准振动台系统的失真度降低,然而却会提升整个系统的高频共振峰。为了降低该共振峰,文中提出一种不需要传感器就可以提取振动台加速度信号的技术,并将该信号与速度反馈信号叠加从而降低了该共振峰,然后再通过加大电子阻尼的方法来改善振动台的低频特性。仿真结果表明：加速度反馈可以有效降低整个校准系统的高频共振峰,但反馈量过大会增加低频共振峰,选择合适的参数可以避免低频共振峰的产生。通过加大阻尼进一步降低了振动台的低频下限。最后通过实验验证了复合反馈的作用。为进一步改善电动式振动台的低频失真度,研究低频下限与低频失真度的关系打下一定的基础。     

基于位移设计的钢筋混凝土桥墩抗震性能试验研究(Ⅱ):振动台试验

通过模型振动台试验研究了基于位移设计的钢筋混凝土桥墩的抗震性能。以完成的拟静力试验中的桥墩试件为参考原型,利用基于位移抗震设计方法和现行桥梁抗震规范方法设计了4根1:2的钢筋混凝土桥墩试件并进行了模型振动台试验。对小震、中震和大震作用下桥墩试件的破坏形态、加速度和位移反应、位移延性系数和地震总输入能(耗能)等方面进行了比较分析。综合拟静力试验和振动台试验结果,可以认为基于位移设计的钢筋混凝土桥墩能够达到预期的延性抗震要求。