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.     

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。     

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.     

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.     

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.     

宽频带超低频标准振动台的研究

主要介绍了为中国地震局工程力学研究所振动计量实验室的技术升级项目研制的垂直和水平超低频振动台.水平振动台采用单导轨结构,大大提高了振动位移,达150mm(p-p),同时加宽了使用频率范围,可从0.01～250Hz ,而且加工、安装、调试、维护都十分方便.振动台取消了机械弹簧,代之以自动控制电弹簧,比原振动台的超低频性能大为改善,在控制方面,采用相对速度与绝对速度复合反馈技术.振动台的波形失真度,振级稳定性、横向振动比、低频背景噪声等各项技术指标达到或超过国际标准,为低频、超低频振动传感器的检定提供更精更准确的检定装置.     

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。     

地震模拟振动台微机迭代控制

本文系统地介绍了利用微型计算机对地震模拟振动台进行数字控制的工作原理和实施过程,并通过试验数据和图形对一个单向1.5吨出力的电液振动台的数控结果进行了分析和比较。结果表明,利用微机和数字迭代控制方法,可以满意地实现对电液振动台输出波形的控制。如果微机的容量和速度能进一步改善,数控的精度和速度则可进一步提高。     

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.     

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.     

电磁振动台在地震工程中的应用及其计量标定方法

一、概述电磁振动台是振动台的台种之中使用极为广泛的一种。它的原理是以电能转变为机械能的形式,通过载流导体在磁场中切割磁力线而产生定向运动,其控制部分由供电电源、信号发生器、功率放大器、消励磁电源等组成。与机械式振动台相比,其显著的优点是频带较宽,振动稳定,波形失真小,控制、使用较为方便;缺点是有漏磁的影响,有些台的低频特性较差。     

40g-t水平单向离心振动台总体设计方法研究

离心机上水平单向振动台振动容量大于30 g-t为大型离心振动台,振动容量40 g-t则代表国际当前大型离心振动台最高水平,目前仅美国和日本各有一台,经验少且自装备后一直不断改进.为满足我国岩土地震工程和土动力学对大型离心振动台装备的迫切需求,本文剖析了40 g-t水平单向离心振动台的功能要求与研制难点,论述了其总体设计...     

日本研制出大型三维振动台(简讯)

日本三菱重工业公司1983年3月22日宣布,该公司已研制出大型的三维振动台。这个振动台是世界上第一台可以上下、左右、前后同时振动的装置。其特点是能象实际地震一样晃动,并能人为地制造烈度为Ⅵ度(日本气象厅烈度标度)的大地震。该公司将这一振动台安装在具有核发电成套设备的工厂和高砂制作所的高砂研究所内,进行本公司产品的抗震试验。还将提供给核发电和土木建筑部门。由于该三维振动台起振后会产生不必要的旋转运动,控制起来比二维振动台等困难,为此,三菱重工业公司研制出用电子计算机进行     

基于专家经验的振动台控制参数自整定方法研究

地震模拟振动台控制系统的控制参数较多,其参数手动整定费时费力,尤其对于多振动台台阵系统,其手动整定难度很大.基于上述问题,根据专家进行系统调试的经验,提出了一种振动台控制参数自整定策略,分析了手动整定中各参数对系统性能的影响,给出了自整定算法的整定规则,并通过Matlab仿真进行振动台的控制参数自动整定.通过比较自整定参数和理论计算参数下的时频域特性,验证了本文所给出的自整定算法.结果表明,该方法具有简单实用及较好的实用价值,可供振动台参数自整定研究参考和借鉴.     

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。     

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.     

安装复合MR阻尼器的结构振动台试验研究

对不同控制策略下安装有复合MR(磁流变)阻尼器的模型结构进行了振动台试验研究.在El Centro地震动激励下,基于线性二次高斯(LQG)和广义预测(GP)两种控制算法,针对半主动控制系统、MR阻尼器以恒定电流(-0.5A(Passive-on 1)、0A(Passive-off)、2A(Passive-on 2)的控制系统,以及由半主动控制方式和基础隔震组合而成的混合控制系统,在WINCON/SIMULINK实时控制软件平台下对一个1:4的三层钢框架模型进行了地震模拟振动台试验.试验结果表明:基于复合MR阻尼器的控制系统是有效的,无论是被动控制、半主动控制还是混合控制,都显著降低了模型结构各层的加速度、位移响应;复合MR阻尼器在不通入电流时具有一定的被动控制效果;采用考虑时滞自补偿的广义预测控制效果要好于LQG控制,并且这两种控制策略的都能以较被动控制小的控制力达到较好的控制效果.     

低频标准振动台失真度及测量

波形失真度是衡量标准振动台技术性能的一个重要指标,为了规范它的测量方法及所用仪器,对低频标准振动台的低频失真度进行了分析,对失真度测量方法进行了实验研究,提出了低频失真度的表述方法及合格界限.经大量的实验验证,提供了失真度的测量方法及所用仪器.为低频标准振动台技术指标检定规程的制定、规范失真度的测试方法提供了参考依据.     

一种新型混合控制技术的振动台模型试验研究

本文提出了基底隔震和上部结构变刚度／阻尼半主动控制结合的一种新型混合控制型式,并且通过小型电磁振动台模型试验来研究其控制效能,为其今后更进一步理论和实验研究奠定基础。