地震模拟振动台多参量控制技术研究

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地震模拟振动台是一种重要的结构抗震试验设备,是机械、液压、电控、结构系统的综合体,包含传感、作动、控制等诸多环节,其中控制系统是其综合性能的核心影响因素。本文总结了地震模拟振动台、控制系统以及试件与台面相互作用的国内外研究现状,阐述了地震模拟振动台系统的基本构成以及工作原理,对地震模拟振动台多参量控制技术进行了研究,基于Simulink对地震模拟振动台控制系统进行了仿真分析,主要研究内容包含如下几个方面:  (1)在三参量控制的基础上,研究了伺服阀频宽对系统性能的影响,研究表明:当伺服阀90°相移频率与系统油柱共振频率比较接近时,系统特性受伺服阀特性的影响产生共振峰,该共振峰无法通过改变三参量控制中的控制增益来降低,系统频宽较窄,无法满足系统使用要求。  (2)在三参量控制的基础上引入加加速度反馈形成多参量控制:通过对加加速度反馈单独作用下的系统分析可知,加加速度反馈可以改变系统的油柱共振频率和系统的阻尼比,当加加速度反馈为负反馈时可以降低系统的油柱共振频率;对于伺服阀90°相移频率与系统油柱共振频率比较接近的系统而言,在多参量控制下,可以通过加加速度反馈的引入降低系统的油柱共振频率,从而减小伺服阀特性对系统性能的影响,达到拓宽系统频带的目的。  (3)考虑单自由度负载,对多参量控制下台面与试件共同作用的系统进行了研究。由于台面与试件的共同作用,系统在试件自振频率处产生共振,影响台面信号的输出,该峰值的大小与试件质量以及试件频率成正比,与试件的阻尼比成反比。为消除试件与台面相互作用对振动台系统性能的影响,提出一种压差反馈补偿的控制算法,很好地补偿了试件与台面共同作用对振动台系统性能的影响,提高了振动台的控制精度。
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