單自由度實時混合試驗的控制方法.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)的抗震試驗方法來檢驗其抗震性能。實時混合試驗方法具有能進行大比例尺甚至足尺試驗和實時試驗的優(yōu)良特性,它能夠克服傳統(tǒng)抗震試驗方法的局限性。實時混合試驗方法將結(jié)構(gòu)分為數(shù)值子結(jié)構(gòu)和實驗子結(jié)構(gòu),通過傳遞系統(tǒng)(作動器或振動臺)來實現(xiàn)實驗子結(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)的動力特性會影響整個實時混合試驗系統(tǒng)的穩(wěn)定和精度,因此,用

2、控制方法消除傳遞系統(tǒng)動力特性的影響有十分重要的意義。
　　本文研究了實時混合試驗中的控制方法,主要的研究內(nèi)容如下:
　　1、對于非線性結(jié)構(gòu)實時混合試驗的等效力控制方法,本文采用滑動模態(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。針對實時混合試驗,研究了滑動模態(tài)控制器的設(shè)計方法,進行了線性和非線性試件的數(shù)值仿真和實時混合試驗。仿真及試驗結(jié)果驗證了本文方法的良好控制效果。
　　2、針對非匹配不確定性設(shè)計滑動模態(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)對等效力控制性能的影響,分析了采用這種滑動模態(tài)控制器的等效力控制方法的穩(wěn)定性。數(shù)值仿真結(jié)果表明滑動模態(tài)控制對非線性試件是有較好的控制效果。
　　3、針對等效力控制方法的時滯采用了自適應(yīng)預(yù)測補償算法來補償,分析了自適應(yīng)參數(shù)對時滯補償效果的影響。線彈性試件的數(shù)值仿真和試驗表明這種方法比單純的等效力控制方法穩(wěn)定性更好,非線性試件的實時混合試驗結(jié)果表明這種方法比固定時滯補償能得到更好的補

4、償效果。
　　4、針對實時混合試驗速度、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時混合試驗證明了基于Newmark顯式方法的等效力控制方法的可行性,純慣性試件的實時混合仿真驗證了基于L穩(wěn)定實時協(xié)調(diào)顯式算法的等效力控制方法的可行性。
　　5、對動力子結(jié)構(gòu)試驗中的加速度控制方法進行了研究,將前置濾波結(jié)合后置濾波來控制動力子結(jié)構(gòu)試驗中加速度響應(yīng)高頻振蕩,采用壓差反饋控制來削弱臺面加速度響應(yīng)噪聲