單自由度實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)的控制方法.pdf

1、由于地震作用和工程結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)方法的研究顯得尤為重要。而近年來一些新興的結(jié)構(gòu)抗震裝置很難用傳統(tǒng)的抗震試驗(yàn)方法來檢驗(yàn)其抗震性能。實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)方法具有能進(jìn)行大比例尺甚至足尺試驗(yàn)和實(shí)時(shí)試驗(yàn)的優(yōu)良特性,它能夠克服傳統(tǒng)抗震試驗(yàn)方法的局限性。實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)方法將結(jié)構(gòu)分為數(shù)值子結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)子結(jié)構(gòu),通過傳遞系統(tǒng)(作動(dòng)器或振動(dòng)臺(tái))來實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)子結(jié)構(gòu)和數(shù)值子結(jié)構(gòu)之間的邊界條件的協(xié)調(diào)。傳遞系統(tǒng)的動(dòng)力特性會(huì)影響整個(gè)實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定和精度,因此,用

2、控制方法消除傳遞系統(tǒng)動(dòng)力特性的影響有十分重要的意義。
　　本文研究了實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)中的控制方法,主要的研究?jī)?nèi)容如下:
　　1、對(duì)于非線性結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)的等效力控制方法,本文采用滑動(dòng)模態(tài)控制器代替 PID控制器作為等效力控制方法的外部控制器。針對(duì)實(shí)時(shí)混合試驗(yàn),研究了滑動(dòng)模態(tài)控制器的設(shè)計(jì)方法,進(jìn)行了線性和非線性試件的數(shù)值仿真和實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)。仿真及試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文方法的良好控制效果。
　　2、針對(duì)非匹配不確定性設(shè)計(jì)滑動(dòng)模態(tài)

3、控制器作為等效力控制方法的外部控制器,討論了關(guān)鍵參數(shù)對(duì)等效力控制性能的影響,分析了采用這種滑動(dòng)模態(tài)控制器的等效力控制方法的穩(wěn)定性。數(shù)值仿真結(jié)果表明滑動(dòng)模態(tài)控制對(duì)非線性試件是有較好的控制效果。
　　3、針對(duì)等效力控制方法的時(shí)滯采用了自適應(yīng)預(yù)測(cè)補(bǔ)償算法來補(bǔ)償,分析了自適應(yīng)參數(shù)對(duì)時(shí)滯補(bǔ)償效果的影響。線彈性試件的數(shù)值仿真和試驗(yàn)表明這種方法比單純的等效力控制方法穩(wěn)定性更好,非線性試件的實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)結(jié)果表明這種方法比固定時(shí)滯補(bǔ)償能得到更好的補(bǔ)

4、償效果。
　　4、針對(duì)實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)速度、加速度控制的問題,提出了基于顯式積分算法的等效力控制方法。磁流變阻尼器試件的實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)證明了基于Newmark顯式方法的等效力控制方法的可行性,純慣性試件的實(shí)時(shí)混合仿真驗(yàn)證了基于L穩(wěn)定實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)顯式算法的等效力控制方法的可行性。
　　5、對(duì)動(dòng)力子結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中的加速度控制方法進(jìn)行了研究,將前置濾波結(jié)合后置濾波來控制動(dòng)力子結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中加速度響應(yīng)高頻振蕩,采用壓差反饋控制來削弱臺(tái)面加速度響應(yīng)噪聲