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王丛菲等：结构快速拟动力试验方法研究 67 结构快速拟动力试验方法研究 王丛菲 ， 张彦军 (1．哈尔滨3-业大学建筑设计研究院． 哈尔滨 15．0000；2．吉林省国艺建筑设计有限公司． 长春 130051) l摘 要】 提出一种基于硬件控制的快速拟动力试验方法。这种方法采用试件上外接的位移传感器来代替 作动器内部自带的位移传感器 ，这样可以将试件位移反馈和指令误差补偿过程交 由作动器内部的闭环控制来快 速完成。对一根悬臂钢柱进行了快速拟动力试验。试验结果表明，该方法对电液伺服加载装置的HD控制参数 提出较高的要求，需要合理进行调整来保证作动器的快速响应。这种方法为速度相关型结构或构件提供了一种 快速试验技术 。 【关键词】 外部位移控制；闭环控制；误差补偿；HD参数；拟动力试验 【中图分类号】 TU311．3 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2012)07—0067—02 拟动力试验方法是传统的三大结构抗震试验方法之 制器的AI(AnalogInput)通道 ，再由AO(AnalogOutput)通道 一 。 相 比拟静力试验方法 ，拟动力试验通过一种慢速加载 输出，经过低通滤波器后进入A／D采集卡。通过拟动力试 技术实现实时动力试验，可以考虑结构在动力荷载作用时 验程序进行计算得到的目标指令的电压信号 由D／A采集卡 的阻尼力和惯性力的影 响。相比地震模拟振动台试验方 发出，经过低通滤波器后 ，进入 MTSGT控制器的AJ通道 ， 法 ，采用子结构拟动力试验技术 ，可以只对结构复杂部分进 再由AO通道输出，进入驱动阀，控制作动器产生动作。可 行大比例试验甚至是足尺结构试验 ，对结构动力特性明确 以认为，这种拟动力试验的加载方法是 由工业控制计算机 的部分可以用数值模拟代替物理试验，不仅有效地减少了 来完成的闭环控制。 地震模拟振动台试验进行比例模型试验带来的比例效应问 一 … … … … 一 1 题 ，也在一定程度上降低了试验费用。国际上首个结构拟 l=【业控制计算机i 动力试验由日本学者 Takanashi…完成。近年来拟动力试 验在概念、试验方法、加载技术和试验设备等很多方面都与 最初的有了较大改进。但是拟动力试验的缺点在于较低的 加载速度，使得试验结果不能比较真实地反映一些具有较 图1外部命令控制的拟动力试验系统 高阻尼装置对结构性能的影响，如粘滞液体阻尼器、磁流变 阻尼器等。为了解决拟动力试验所遇到的困难，有学者研 1．2 外部位移控制方法 究和提出了各种连续、快速以及实时拟动力试验算法和技 外部位移控制方法一种硬件控制方法，其原理是在拟 术 I暑J。在这些方法中，除了升级和改进拟动力试验的电液 动力试验中，由试件连接的LVDT位移传感器来代替作动器 伺服加载装置及其性能，更多的是采用各种预测 、修正算法 内部的位移传感器，这样作动器指令和试件反馈的误差补 来实现作动器的快速和连续加载。本文针对现有的电液伺 偿过程就由作动器内部的闭环控制来完成。与外部命令控 服加载装置，充分利用其性能，提出一种基于硬件的外部位 制方法相比，外部位移控制将外环控制改进为内环控制 ，因 移控制方法 ，用来实现快速拟动力试验，并通过简单试验进 此要更快速 、更准确。外部位移控制系统如图2所示。方法 行验证。 的优点及应用时需要注意的问题如下：