地震模拟振动台控制方法及动态特性的研究-机械设计及理论专业论文.docx

i iv 地震模拟振动台控制方法 及动态特性的研究 摘 要 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 RESEARCH ON DYNAMIC CHARACTERISTIC CONTROLLING MEANS OF SIMULATED EARTHQUAKE VIBRATION TABLE ABSTRACT Simulated earthquake vibration table serves as an important test equipment and plays an important role in anti-earthquake study. Through simulation of earthquake environment and specific vibration experimental scenario, it obtains failure mechanism and various dynamic response parameters of some equipment, facilities, and structions in conditions of earthquake or specific vibration, providing experimental evidence and raw data to studies of anti-earthquake performance improvement. Therefore, researching and developing high-precision simulated earthquake vibration table, improving its dynamic characteristics and response precision, and revealing earthquake or specific vibration status, are fundamentally important research project and own enormous applicsation value and theoratic significance. This thesis, with 2m×1.5m polarity reversal and monodirectional vibration earthquake vibration table as research object and with control theory as research methodology, conducts profound research