检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：李芳芳北京工业大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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:\n (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。\n (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。\n (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。

关键词：地震模拟振动台多参量控制压差反馈补偿仿真分析加加速度

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地震模拟振动台及其控制方法研究

地震模拟振动台及其控制方法研究

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作者：张波兰州理工大学

学位级别：硕士

地震模拟振动台试验方法通过加载期望的波形来模拟一定的振动环境,不仅可以了解结构物抗震的宏观性能和地震作用下工程结构物的破坏机理,还可以了解地震作用下结构物的薄弱部位,是目前实验室研究结构抗震性能的主要试验手段之一。本文... 详细信息

地震模拟振动台试验方法通过加载期望的波形来模拟一定的振动环境,不仅可以了解结构物抗震的宏观性能和地震作用下工程结构物的破坏机理,还可以了解地震作用下结构物的薄弱部位,是目前实验室研究结构抗震性能的主要试验手段之一。本文对地震模拟振动台的结构组成,工作原理,控制方式,振动试验等方面进行分析研究。振动台自身的特性对稳定性产生影响,如何保证控制系统的稳定是振动台试验的关键,本文主要分为三个方面： (1)三向六自由度振动台有八个激振器,旧有的控制策略得到的控制信号不唯一会影响系统的稳定性。为增强激振器的同步性,在控制系统中增加两个约束条件,得到唯一控制信号。 (2)通过分析液压振动台动力方程,对系统建模,分析PID控制方式和三参量控制方式下的频谱响应,MATLAB频谱响应的结果表示三参量控制有效的增大了系统工作阻尼,减小了系统在共振点处的振幅,增强了系统的稳定性。 (3)在保证系统稳定性的基础上,振动台模拟期望的振动环境,需要对期望波形进行精确复现,基于模糊控制对于振动台自身的非线性和扰动较好的控制作用,在迭代控制中增加模糊控制环节,仿真结果表明模糊迭代控制理论上增强了系统的稳定性能,有效的复现了期望波形。

关键词：地震模拟振动台三参量控制迭代学习控制模糊控制

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地震模拟振动台阵的反力基础设计计算研究

地震模拟振动台阵的反力基础设计计算研究

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作者：方子明福州大学

学位级别：硕士

地震模拟振动台试验是对建筑结构或设备进行抗震性能考核最为有效的工具,在工作时相当于一个大的震源,需通过质量较大的反力基础来减小振动。反力基础是振动台的重要组成部分,反力基础并非质量无限大的刚体,反力基础在为振动台(台面)提... 详细信息

地震模拟振动台试验是对建筑结构或设备进行抗震性能考核最为有效的工具,在工作时相当于一个大的震源,需通过质量较大的反力基础来减小振动。反力基础是振动台的重要组成部分,反力基础并非质量无限大的刚体,反力基础在为振动台(台面)提供反力支承时,自身也会产生较大的振动,并不可避免地会发生共振。因而,在建造振动台前,须对反力基础的振动做出准确的分析判断,控制危害的大小,保障周围结构物的安全。由多个中小台组成的台阵系统是未来振动台发展的一个趋势,目前对多台阵反力基础动力特性的研究还未有文献报导,而单个固定台的研究结果是否能够适用于多台阵,还有待进一步的研究。为此,本文进行了可移动的地震模拟振动台多台阵系统基础动力特性研究,主要工作与结论包括以下几个方面：(1)进行了福州大学振动台三台阵反力基础的设计与施工方法研究,指出该台阵反力基础的设计与施工要点,详细地介绍了高精度预埋件的安装、大体积混凝土的浇筑以及后期养护,可为其他单位建造振动台反力基础时提供参考。(2)开展了福州大学三台阵地震模拟振动台系统反力基础动力特性试验研究,研究反力基础在单台激振和三台同步激振作用下的动力特性,分析基础在地震波等激励作用下的振动反应,探讨基础振动对试验大厅结构和周围环境的影响。结果表明,基础自身振动完全满足相关文献规定的振动小于0.1g的要求,对于周围建筑的影响与规范规定的0.01g相接近。因此,该台阵的设计与施工是合理的。(3)应用ANSYS有限元软件,建立福州大学三台阵系统反力基础的有限元模型,在通过验证了的有限元模型基础上进行了基础振动特性参数分析。结果表明当三台处在位置最靠近时对基础的振动影响最大；设置隔振橡胶的隔振沟对减弱基础的振动效果明显；基础质量和刚度的变化对基础振动有较大的影响。(4)对地震模拟振动台基础设计常用的集总参数法进行了详细介绍,并以我国《动力机器基础设计规范》中的“质一弹—阻”计算模型为依据,进行计算模型与动力方程的建立,在试验研究和有限元分析的基础上给出多台阵反力基础的设计计算方法,并与Lysmer比拟法及美国《基础工程手册》法进行比较。结果表明,《动力机器基础设计规范》中的方法能更好地与试验及有限元结果相吻合,可作为今后台阵基础设计计算的方法。

关键词：地震模拟振动台三台阵反力基础动力特性集总参数法设计计算

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地震模拟振动台控制技术及软件研究

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液压与气动 2011年第6期35卷 98-101页

作者：邱法维沙锋强王刚黄兴宏张虹基北京三强同维机电液压科技发展有限公司北京102200

采用伺服控制技术开发了地震模拟振动台及其控制系统,包括振动台的控制器和控制软件,采用复合控制方式实现了位移、速度、加速度控制。驱动设备可以是数字电动缸,也可以是数字液压缸,对于小吨位的地震模拟振动台采用数字电动缸;对于大... 详细信息

采用伺服控制技术开发了地震模拟振动台及其控制系统,包括振动台的控制器和控制软件,采用复合控制方式实现了位移、速度、加速度控制。驱动设备可以是数字电动缸,也可以是数字液压缸,对于小吨位的地震模拟振动台采用数字电动缸;对于大吨位的地震模拟振动台采用数字液压缸可以获得大的激振力。在数字电动振动台和数字液压振动台上进行了测试实验,结果表明地震波的位移、速度和加速度波形都得到高精确的再现。

关键词：地震模拟振动台控制软件三参量控制加速度控制波形再现迭代

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基于LSTM的地震模拟振动台闭环控制方法

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地震工程与工程振动 2022年第5期42卷 63-69页

作者：纪金豹胡宗祥杨森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

为推动高性能的智能化抗震试验平台建设,实现振动台控制算法的智能升级和优化,文中以地震模拟振动台的智能控制为研究对象,提出了一种基于LSTM(长短时记忆网络)的振动台深度学习控制器框架,通过LSTM对三参量控制器的输入-输出关系进行... 详细信息

为推动高性能的智能化抗震试验平台建设,实现振动台控制算法的智能升级和优化,文中以地震模拟振动台的智能控制为研究对象,提出了一种基于LSTM(长短时记忆网络)的振动台深度学习控制器框架,通过LSTM对三参量控制器的输入-输出关系进行学习和模拟,验证了该控制器的可行性和有效性。针对LSTM依赖于完整且连续轨迹才能保存记忆的局限性,提出了一种基于LSTM闭环控制的实时反馈信号处理方法,即通过单独保存隐层状态“h”和长期记忆状态“c”的方式,避免了LSTM控制器在接收实时反馈信号时会因不断重置而丢失过往记忆。仿真结果表明,通过监督学习的训练方式,深度学习控制器能够有效逼近三参量算法的控制性能,较好地再现地震波加速度时程曲线,这说明深度学习控制器在处理非线性控制问题上具备足够的潜能。

关键词：地震模拟振动台三参量控制深度学习闭环控制 LSTM

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地震模拟振动台系统参数辨识与补偿算法研究

地震模拟振动台系统参数辨识与补偿算法研究

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作者：占鹏云北京工业大学

学位级别：硕士

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，包含传感器子系统、作动器子系统、控制子系统等诸多环节。本文以某单向液压振动台系统为研究对象，以提升振动台的波形再现精度为出发点，分析阐... 详细信息

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，包含传感器子系统、作动器子系统、控制子系统等诸多环节。本文以某单向液压振动台系统为研究对象，以提升振动台的波形再现精度为出发点，分析阐述了振动台的工作原理及系统构成，研究了最小二乘法、神经网络算法和自适应滤波算法在振动台系统辨识和补偿中的应用，本文研究工作主要包含以下三个方面:\n (1)采用最小二乘法从时域和频域对振动台模型进行参数辨识研究，研究结果表明:辨识算法能够很好的再现振动台系统自身的特性，最小二乘辨识方法可以用于地震模拟振动台液压系统和控制系统的辨识。\n (2)根据神经网络非线性系统的辨识理论，结合振动台自身特性，提出了一种基于振动台系统的BP网络辨识方法，通过算例仿真，得到了系统的网络辨识模型，并利用振动台的试验数据对该算法进行了验证，结果表明:通过该方法得到的辨识模型能够反应系统自身的特性，验证了该方法有效性。\n (3)提出了一种基于自适应滤波算法(NLMS)的自适应逆控制方法，仿真表明，该控制方法能够提高系统控制的跟踪性能和波形再现精度，通过数值模拟验证了该控制方法的有效性。

关键词：地震模拟振动台参数辨识 BP神经网络迭代学习控制自适应逆控制

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地震模拟振动台控制参数自整定技术研究

地震模拟振动台控制参数自整定技术研究

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作者：孙丽娟北京工业大学

学位级别：硕士

地震模拟振动台是工程抗震领域最方便、不可替代的研究工具，主要应用于建筑、汽车、航空等领域，用来模拟研究对象的使用环境以检验被研究对象的动力特性、可靠性等。随着人们对建筑物，特别是对建筑物安全性的提高，作为检验抗震性能... 详细信息

地震模拟振动台是工程抗震领域最方便、不可替代的研究工具，主要应用于建筑、汽车、航空等领域，用来模拟研究对象的使用环境以检验被研究对象的动力特性、可靠性等。随着人们对建筑物，特别是对建筑物安全性的提高，作为检验抗震性能主要工具的地震模拟振动台系统的性能要求也越来越高。如何使地震模拟振动台达到最优的系统性能成为研究的重要方向。\n 地震模拟振动台试验要求系统自身特性应具有一定的频带宽度和稳定性，并能够实现功率大、低频性能好的功能。为了满足以上系统要求，地震模拟振动台一般采用电液伺服系统，同时为了补偿仅有位移信号控制下地震模拟振动台的频宽不足，不能实现加速度、速度控制，引入了三参量控制算法。本文从地震模拟振动台的基本构成和工作原理出发，研究了振动台的动力学特性，建立了系统仿真模型，并对三参量控制系统对伺服系统的性能影响进行了相关分析。本课题以国家自然科学基金项目“地震模拟振动台台阵系统多参量联合控制研究”为背景，针对地震模拟振动台系统复杂、三参量控制器的参数整定困难等问题，本文主要研究内容包括以下几个方面:\n 首先，系统分析了地震模拟振动台的系统特性，在此基础上对三参量控制理论算法进行了数值模拟。同时，研究了三参量控制参数的手动整定试验过程。研究表明:三参量控制器实现了预期的控制功能，通过引入加速度反馈控制增大了系统的阻尼比，削平了油柱共振峰，引入速度和加速度前馈控制有效的扩展了系统的工作频宽。\n 其次，根据专家系统调试的经验提出了一种地震模拟振动台控制参数自整定策略。通过总结专家的参数整定经验，模拟专家手动整定过程，利用一系列的整定规则表示专家知识，使参数快速精确的达到最优值，并通过Matlab仿真进行振动台控制参数的自动整定。比较自整定参数和理论计算参数下的时频域特性验证了自整定算法的正确性。\n 最后，通过对仅有位移控制下的振动台系统进行辨识，得到系统的传递函数，根据参数辨识结果建立与三参量控制器参数之间的数学模型，推导了以参数辨识结果为参考的三参量控制器参数的整定算法公式，整定后的参数经微调后能很好的复现输入控制信号。

关键词：地震模拟振动台三参量控制专家经验自整定系统辨识动力特性

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地震模拟振动台串级控制及结构抗震预测控制方法

地震模拟振动台串级控制及结构抗震预测控制方法

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作者：吴淦北京建筑大学

学位级别：硕士

近年来,世界范围内地震灾害频发,对人类社会产生的负面影响诱发了很多新型抗震问题,结构抗震试验需求在不断增加,特别是对地震模拟振动台试验和结构抗震控制技术的研究已成为热点问题。地震模拟振动台是结构抗震试验中最主要的试验设备... 详细信息

近年来,世界范围内地震灾害频发,对人类社会产生的负面影响诱发了很多新型抗震问题,结构抗震试验需求在不断增加,特别是对地震模拟振动台试验和结构抗震控制技术的研究已成为热点问题。地震模拟振动台是结构抗震试验中最主要的试验设备,其结构复杂、非线性强、阻尼比低,传统三参量伺服控制具有控制参数难整定、波形复现精度不高的缺点,而一般的迭代学习振动控制不能解决系统参数时变及不确定性等问题。此外,由于地震模拟振动台造价昂贵,且其状态受到振动台本身的动力特性和台面负载试件的影响,存在带负载在线调试困难的问题,需要建立能反映振动台全物理特性的动态模型,通过仿真手段对控制策略进行调试和验证。另一方面,建筑结构传统抗震设计大多是对结构自身材料进行改造,为降低地震带来的损坏,在对结构自身材料改造的基础上,建立一个主动抗震控制系统,能够强化建筑结构在振动情况下的抗震能力。为此,本论文主要研究地震模拟振动台和结构抗震主动控制策略。对于地震模拟振动台控制,将5m×5m三向六自由度大型电液伺服地震模拟振动台作为研究对象;对于结构抗震控制,主要针对装配主动锚索系统的建筑结构开展研究。首先深入分析地震模拟振动台各组成部分(控制系统、液压源系统、激振器系统以及台面及支撑系统等)的工作机理,剖析三级伺服阀、液压缸、蓄能器的动态特性,基于帕斯卡原理、牛顿第二定律推导三级伺服阀、液压缸、蓄能器等振动台物理部件的数学模型,在此基础上构建三向六自由度电液伺服振动台的动态仿真模型。随后,设计地震模拟振动台串级控制策略,内环提出一种基于粒子群优化算法的速度正反馈三参量控制方法,首先采用粒子群优化算法整定三参量控制器的6个参数,再将传统三参量反馈控制中的速度负反馈替换为速度正反馈,通过适当减小系统固有频率来增大系统开环增益和系统阻尼比,以提高系统的波形复现精度;外环提出一种基于自适应迭代学习控制的振动台振动控制策略,采用自适应算法整定振动台试验中的时变参数,再通过迭代学习控制进行波形跟踪误差补偿。最后,为提高建筑结构在不同地震环境中的抗震能力,设计了一种基于加速度反馈的模型预测结构主动抗震控制策略,采用卡尔曼滤波从结构加速度反馈中估计系统的真实状态,再通过模型预测控制对建筑结构进行抗震控制,在提升结构抗震能力的同时,降低执行器能耗。本论文所提出的基于粒子群优化算法的速度正反馈三参量控制方法在允许3d B衰减的情况下将振动台系统工作频宽拓展到了161Hz,改善了系统的动态特性,为外环振动控制奠定了坚实的基础,并且在减少控制器参数整定时间的同时提高了地震波复现精度。此外,本论文所提出的基于自适应迭代学习的振动控制策略能够精确地复现地震波,复现波形与期望波形的相关系数达到0.9994,满足了国标GBT21116-2007内地震模拟振动台的控制精度要求。最后,本论文采用基于加速度反馈的模型预测结构主动抗震控制策略将建筑物实例在地震激励下的一层最大层间位移量降低了76%,二层最大层间位移量降低了80%,并且避免了建筑结构进入塑性域,提高了建筑结构抗震性能。

关键词：地震模拟振动台三参量控制迭代学习控制无模型自适应控制结构主动控制

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子结构地震模拟振动台混合试验原理与实现

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地震工程与工程振动 2009年第4期29卷 46-52页

作者：王向英田石柱哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

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... 详细信息

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。

关键词：子结构地震模拟振动台混合试验实时力控制加载

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位移控制的子结构地震模拟振动台混合试验方法

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世界地震工程 2009年第2期25卷 30-35页

作者：王向英田石柱张洪涛宋坤哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090 燕山大学建筑工程与力学学院河北秦皇岛066004

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... 详细信息

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。

关键词：子结构地震模拟振动台混合试验边界条件数值积分方法

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