检索结果-内蒙古大学图书馆

液压与气动 2024年第6期48卷 121-132页

作者：任翔栾海英刘增元北京机械工业自动化研究所有限公司北京100120

地震模拟振动台实验是评价建筑模型抗震性能、降低地震破坏的有效方法,其中输入振动波形的高精度复现尤为关键。针对实际实验中存在的影响精度的多种因素,如驱动信号传递过程中的非线性因素,模型简化带来的误差以及实验干扰的动态变化等... 详细信息

地震模拟振动台实验是评价建筑模型抗震性能、降低地震破坏的有效方法,其中输入振动波形的高精度复现尤为关键。针对实际实验中存在的影响精度的多种因素,如驱动信号传递过程中的非线性因素,模型简化带来的误差以及实验干扰的动态变化等,在传统的三参量控制方法的基础上,提出了一种模型参考自适应控制和三参量控制方法相结合的复合控制策略,并引入自适应谐波消除器来解决正弦信号的谐波失真问题。通过建模仿真和振动台实验,验证了提出的控制策略在提高输出信号跟踪精度、减小波形失真度等方面的有效性。

关键词：地震模拟振动台三参量控制策略模型参考自适应控制谐波抑制

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地震模拟振动台的时域复现控制策略研究

地震模拟振动台的时域复现控制策略研究

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作者：田磐浙江大学

学位级别：博士

地震是人类社会的重大自然灾害,利用地震模拟振动台进行时域复现试验是较为真实的地震模拟试验,是目前研究结构抗震性能最直接也是较准确的试验方法。地震模拟试验普遍存在下列特点：试件动态特性易发生变化、试验的下限频率较低、系统... 详细信息

地震是人类社会的重大自然灾害,利用地震模拟振动台进行时域复现试验是较为真实的地震模拟试验,是目前研究结构抗震性能最直接也是较准确的试验方法。地震模拟试验普遍存在下列特点：试件动态特性易发生变化、试验的下限频率较低、系统辨识对试件易造成损伤。针对上述问题,目前的控制系统不能实现较高精度的地震模拟试验。所以有必要对地震模拟振动台的伺服控制和振动控制进行研究。为了对地震模拟控制策略进行研究,本文构建了单自由度和多自由度地震模拟振动台,重点描述了其中的全数字伺服控制和振动控制系统,并对地震模拟振动台的检定方法进行了研究,按照国家标准对刚性负载下的系统性能进行检定,结果表明两套系统均可以获得较高的控制精度。由于液压振动台系统具有阻尼比小,固有频率低的特点,需要利用三参量伺服控制的极点配置方法对系统频响特性进行修正。传统的三参量伺服控制仅适用于刚性负载,针对弹性负载容易出现不稳定状态,所以本文提出了改进的伺服控制方法：首先实现了对弹性试件的三参量伺服控制;然后在此基础上对系统初始频响函数的获得方法进行了优化改良,可以在试验精度下降不大的前提下,无需系统辨识步骤直接进行较高精度的地震模拟试验;最后针对液压振动系统中普遍存在的摩擦力非线性因素提出了基于LUGRE摩擦数学模型的反步积分控制方法。通过仿真验证和试验验证了上述控制方法的有效性。要实现高精度的地震模拟试验,必须要提高系统辨识的精度,在对时域辨识方法和频域辨识方法分析的基础上,本文选择了Hv频域方法对地震模拟系统的频响特性进行辨识;由于地震模拟试件与振动台耦合后容易产生病态的系统频响特性矩阵,本文分析了病态现象的原理以及对控制精度的影响,采用伪秩对频响特性矩阵进行降秩近似,控制了矩阵病态性的危害,并通过仿真验证了算法的有效性。地震模拟试验在低频段时域复现试验误差较大,而在试件的弹塑性阶段时,频响特性的快速变化会导致控制精度下降。本文提出多运动参量地震模拟控制方法,同时实现了加速度迭代和位移迭代,大大提高低频段控制精度;然后,提出地震模拟快速迭代控制方法,在保证低频控制精度的前提下,提高系统的响应速度以适应试件频响特性的快速变化;最后,通过试验验证了上述控制算法的有效性。多自由度地震模拟试验在正式试验过程中,无法更新系统频响特性,在地震模拟试件进入弹塑性阶段后,由于系统频响特性变化较快,会导致系统出现不稳定现象。本文提出改进算法：实现了在试验过程中对系统频响特性变化的估算;进而确定系统可能出现不稳定的频率区域,并在对试件损伤较小的前提下,实现了对这部分频段的系统频响特性更新,进而更新系统驱动信号;通过仿真和试验研究,验证了该控制方法的有效性。

关键词：地震模拟振动台时域波形复现弹性负载弹塑性试件阻抗辨识迭代控制频响特性矩阵病态性多运动参量复现控制

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地震模拟振动台的三参量控制与参数整定

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控制工程 2024年

作者：张家华魏东北京建筑大学电气与信息工程学院建筑大数据智能处理方法研究北京市重点实验室

为使地震模拟振动台复现地震波以满足结构抗震测试需求，需要对其进行三参量控制，控制效果取决于控制器参数整定。现有基于传递函数模型的整定方法不适用于非线性系统，且常用的粒子群算法易陷入局部最优且收敛速度慢，为此，提出一种... 详细信息

为使地震模拟振动台复现地震波以满足结构抗震测试需求，需要对其进行三参量控制，控制效果取决于控制器参数整定。现有基于传递函数模型的整定方法不适用于非线性系统，且常用的粒子群算法易陷入局部最优且收敛速度慢，为此，提出一种鸽群算法引导模拟退火算法的参数整定方法。首先将认知因子与Metropolis法则引入鸽群算法，使算法快速收敛到最优解附近，避免陷入局部最优；然后利用模拟退火算法在最优解附近精确搜索，以避免传统模拟退火算法受初值选取影响的问题，提升参数整定效率和控制精度。为开展仿真实验，构建了地震模拟振动台非线性动态模型，并设计了使参数整定算法充分收敛，且提升计算效率的三参量控制实验方法。结果表明，与目前常用的粒子群算法相比，所提方法控制精度提升7.5%，参数整定效率提高15.7%，且验证了控制系统的鲁棒性。

关键词：地震模拟振动台三参量控制参数整定鸽群算法模拟退火算法

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地震模拟振动台控制方法及动态特性的研究

地震模拟振动台控制方法及动态特性的研究

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作者：崔伟清河北工业大学

学位级别：博士

地震模拟振动台作为重要的试验设备，在抗震试验研究中发挥着重要作用。通过模拟地震环境或针对某种特定的振动进行模拟试验，以获取某装备、设施和结构在地震或特定振动条件下的破坏机理及其各种动力响应参数，为提高抗震性能的研究提... 详细信息

地震模拟振动台作为重要的试验设备，在抗震试验研究中发挥着重要作用。通过模拟地震环境或针对某种特定的振动进行模拟试验，以获取某装备、设施和结构在地震或特定振动条件下的破坏机理及其各种动力响应参数，为提高抗震性能的研究提供试验依据和原始数据。因此，开发研究高精度的地震模拟振动台，改善其动态特性，提高响应精度，真实地再现地震或某种特定振动的状态，是一个基础性的、重要的研究课题，具有重要的应用价值和理论意义。本课题以2m×1.5m双向切换单向激振的地震模拟振动台为研究对象，以控制理论为基础，较深入地研究了动态性能测试、系统建模、基于速度正反馈的三参量控制方法、迭代学习控制等关键技术问题，取得了以下创造性成果： 1.基于系统建模和动态性能测试，分析了电液位置伺服控制振动台的系统特性，给出了改善振动台系统特性，实现地震波再现的条件，即拓宽使用频带，消除负载变化对振动台特性的影响，提高系统阻尼比，实现加速度控制。 2.基于振动台油柱共振频率较高，与系统伺服阀90°相移频率间隔较小，提出了基于速度正反馈的三参量控制技术，适当降低了油柱共振频率，提高了开环增益和系统阻尼比，从而有效地衰减了系统谐振峰值，提高了系统动态响应精度。 3.设计完成了三参量发生器，实现了加速度信号直接控制。通过合理配置闭环系统的状态变量反馈增益，消除了负载变化对系统动特性的影响；并通过调节三参量发生器的控制参数，实现了对系统动特性的补偿。实测结果表明，大大拓宽了振动台的工作频带，且有效地抑制了谐波分量，减小了波形失真度。 4.根据迭代学习控制原理，针对电液伺服系统这样一个非线性系统的跟踪控制问题，提出了采用离线迭代学习控制的思想，建立了数控加模控的控制方式，搭建了数字控制的硬件平台，完成了控制软件的开发。试验表明，离线迭代学习控制算法具有良好的收敛性，能够有效地优化系统的动态响应特性，减少因系统非线性等原因所造成的波形失真。

关键词：地震模拟振动台动态特性电液伺服控制三参量控制正反馈迭代学习控制

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地震模拟振动台台阵系统控制理论与算法研究

地震模拟振动台台阵系统控制理论与算法研究

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作者：高春华北京工业大学

学位级别：博士

地震模拟振动台台阵系统是为实现多维多点地震场激励的大型抗震试验设备，其控制理论和技术较单振动台更为复杂，在试验实施工程中存在相位难以满足要求和波形相关度较差等问题。目前国内外相关研究工作主要集中在单台控制的理论分析和... 详细信息

地震模拟振动台台阵系统是为实现多维多点地震场激励的大型抗震试验设备，其控制理论和技术较单振动台更为复杂，在试验实施工程中存在相位难以满足要求和波形相关度较差等问题。目前国内外相关研究工作主要集中在单台控制的理论分析和系统仿真，且控制算法的研究已滞后于控制器硬件技术的发展。本文充分借鉴国内外有关研究成果，采用Matlab仿真与试验相结合等手段，对北京工业大学九子台台阵系统的建模、性能影响因素、主要参数辨识、时频域控制策略及系统波形评价等进行研究，主要研究工作及成果包括如下几个方面。\n (1)地震模拟振动台台阵系统的参数辨识和系统性能影响因素分析\n 介绍了台阵控制系统、激振系统、动力系统及台面支撑系统等主要部件的组成;采用最小二乘算法对九子台台阵系统水平有效刚度、等效质量、总耗散力、随动部件的质量、摩擦系数、液压油参数及液压伺服阀名义流量等参数进行了辨识;仿真分析了伺服阀的特性、机械元件间隙特性、机械元件间摩擦、蓄能器的开关、基础刚度、活塞杆等各部分刚度对台阵系统传递函数和系统整体性能的影响，提出了各因素的合理补偿措施，提高了系统的稳定性和波形再现精度。\n (2)地震模拟振动台台阵系统精细化建模与仿真分析\n 考虑不同非线性影响因素的情况下，对台阵系统的激振器、蓄能器、伺服阀及试件与台面相互作用进行了精细化建模与仿真分析，验证了模型的有效性和正确性;建立了该系统的数学模型、力学模型及仿真模型并对其中两个单台进行了仿真与试验分析，结果表明，两单台幅频特性和相频特性仿真与试验结果均较为接近，尤其是在中低频部分仿真模型可以很好的模拟真实系统的频响特性，验证了模型的正确性及有效性。\n (3)地震模拟振动台台阵系统时频域控制策略\n 推导了台阵系统时频域迭代算法，并对其四点激励的正弦振动试验进行仿真分析，验证了所提时频域控制策略的有效性及稳定性，得出了临界增益合理取值范围;从幅值及相位两方面对传统控制算法与时频域控制算法进行了分析，得出了时频域控制算法的优越性;提出了阶式滤波器与离线迭代学习控制相结合拓宽了系统的使用频带、提高了系统的波形再现能力;比较了台阵系统的辨识曲线与实测曲线，两者具有较好的吻合度，验证了时频域控制策略的有效性。\n (4)地震模拟振动台统计最大功能曲线和同步控制性能的评价方法\n 对以往发生的830条随机地震波的最大加速度、速度及位移进行了统计分析，得出了地震模拟振动台的统计最大功能曲线，为振动台的建设提供可靠的理论依据;仿照单向台指标对九子台阵系统性能指标进行了检测，为多向地震模拟振动台检测提供了思路;对多激振器同步控制及台阵系统同步控制进行了推导并进行了试验验证，借鉴医学及通讯工程学上的组间波形相似度基础上提出了采用多参量加权波形相似度对台阵系统同步性进行评价。

关键词：地震模拟振动台台阵系统建模仿真时频域控制算法

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地震模拟振动台台阵控制技术的研究与发展

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结构工程师 2012年第6期28卷 96-101页

作者：纪金豹李芳芳李振宝孙丽娟北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室北京100124

地震模拟振动台台阵系统是一种重要的结构动力试验设备,其控制技术是国际范围内结构实验技术领域的重要研究方向。文章简要介绍了地震模拟振动台及多振动台台阵系统的历史发展和现状,以北京工业大学九子台台阵系统为例,对振动台台阵控... 详细信息

地震模拟振动台台阵系统是一种重要的结构动力试验设备,其控制技术是国际范围内结构实验技术领域的重要研究方向。文章简要介绍了地震模拟振动台及多振动台台阵系统的历史发展和现状,以北京工业大学九子台台阵系统为例,对振动台台阵控制系统的功能、特点进行了总结和介绍,并重点分析和探讨了多振动台台阵系统控制技术的相关研究与发展。该研究工作对于开展振动台相关控制技术和振动台混合试验技术的研究具有一定的参考价值。

关键词：地震模拟振动台振动台台阵控制技术结构试验

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地震模拟振动台迭代学习控制算法对比研究

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机床与液压 2023年第7期51卷 146-152页

作者：纪金豹杨森胡宗祥北京工业大学工程抗震与结构诊治北京重点实验室北京100124

为解决传统控制方法下电液伺服振动台复现波形精度不高的问题,对5种迭代学习控制算法进行了对比研究。采用的迭代学习控制算法包括时域迭代算法和频域迭代算法,时域迭代算法有P型学习律和PD型学习律,频域迭代算法有直接迭代、修正迭代... 详细信息

为解决传统控制方法下电液伺服振动台复现波形精度不高的问题,对5种迭代学习控制算法进行了对比研究。采用的迭代学习控制算法包括时域迭代算法和频域迭代算法,时域迭代算法有P型学习律和PD型学习律,频域迭代算法有直接迭代、修正迭代和幂指数迭代,通过振动台仿真模型对比研究各种方法的控制效果。研究结果表明:在相同模型和相同波形条件下,所采用的5种算法中,频域迭代算法优于时域迭代算法,频域迭代算法下波形的相关系数可达98%以上,最大峰值误差在5%以内。

关键词：地震模拟振动台迭代学习控制时域迭代算法频域迭代算法

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大型地震模拟振动台运行对周围场地影响的试验研究

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振动与冲击 2016年第13期35卷 212-218页

作者：刘必灯郭迅周洋王伟于淼防灾科技学院河北三河065201

随着地震模拟振动台数量越来越多,其运行对环境的振动影响受到极大关注。通过现场实测和分析,深入探讨了振动台运行对周围场地的振动影响,结果表明:如果将振动台基础简化为单自由度质点-弹簧-阻尼模型,地基土提供弹性力和阻尼,振动台的... 详细信息

随着地震模拟振动台数量越来越多,其运行对环境的振动影响受到极大关注。通过现场实测和分析,深入探讨了振动台运行对周围场地的振动影响,结果表明:如果将振动台基础简化为单自由度质点-弹簧-阻尼模型,地基土提供弹性力和阻尼,振动台的运行视为施加于基础的动力荷载,由此得到的计算结果与实测基本吻合。通过扫频试验获取了基础振动幅频响应曲线并进而确定了基础自振频率。试验研究结果显示,当振动台台面产生峰值为1.5 g加速度时,基础及实验室内地面加速度最大值仅有5 gal,不及台面的0.4%;振动从基础向周边场地传播按指数规律衰减,一般不会对周围建筑安全和人员舒适性造成不良影响。

关键词：地震模拟振动台振动影响质点-弹簧-阻尼模型衰减规律

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试件特性对地震模拟振动台控制性能影响Ⅰ——对系统稳定性的影响

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北京工业大学学报 2010年第8期36卷 1091-1098页

作者：李振宝唐贞云周大兴纪金豹马华北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室北京100124

为了解决地震模拟振动台控制系统设计时将试验试件假定为刚性质量造成的控制系统控制频带窄、稳定性差、地震记录再现精度低等问题,通过系统建模分析了单自由度、多自由度柔性负载在刚性负载设计参数、空载设计参数控制下的系统性能.结... 详细信息

为了解决地震模拟振动台控制系统设计时将试验试件假定为刚性质量造成的控制系统控制频带窄、稳定性差、地震记录再现精度低等问题,通过系统建模分析了单自由度、多自由度柔性负载在刚性负载设计参数、空载设计参数控制下的系统性能.结果表明,柔性负载在空载设计参数下的系统稳定性更优.实例仿真表明,空载设计参数控制下系统稳定性得到大幅度改善.

关键词：地震模拟振动台刚性负载柔性负载控制参数

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硬管母联接的500kV避雷器和互感器耦联体系地震模拟振动台试验研究

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电网技术 2016年第12期40卷 3945-3950页

作者：程永锋朱祝兵卢智成李圣邱宁钟珉中国电力科学研究院北京市西城区100055 国家电网公司北京市西城区100031

国内外历次大震的震害经验表明,相互联接的电气设备具有较强的地震耦合效应,地震易损性明显。为研究互联设备的地震耦合机理,提高互联电气设备的抗震设计水平,以硬管母联接的500 kV避雷器和互感器为研究对象,采用地震模拟振动台试验手段... 详细信息

国内外历次大震的震害经验表明,相互联接的电气设备具有较强的地震耦合效应,地震易损性明显。为研究互联设备的地震耦合机理,提高互联电气设备的抗震设计水平,以硬管母联接的500 kV避雷器和互感器为研究对象,采用地震模拟振动台试验手段,研究了地震动输入峰值加速度、硬管母与设备间的联接方式、滑动金具滑动槽长度等因素对回路中设备地震反应规律的影响。研究结果表明,硬管母联接使设备产生了明显的动力耦合效应,电气设备通过硬管母联接后,在管母联接方向高频设备的频率降低,低频设备的频率增高。地震动输入峰值加速度越大,滑动金具滑动槽长度越小,设备间的耦合效应越明显。在进行硬管母联接设备的抗震设计时,宜根据单体设备在地震作用下的位移估算结果设计滑动金具滑动槽长度,提出了减小设备地震耦合效应的金具滑动槽长度计算公式。

关键词： 500 kV电气设备硬管母联接地震模拟振动台耦合效应

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