改进的实时混合试验自适应时滞补偿方法

发布时间：2020-03-30 01:37

【摘要】：由拟动力试验发展而来的实时混合试验充分利用了数值模拟的高效性和物理试验真实可靠的优点,非常适用于评估含有率相关构件如磁流变阻尼器的减、隔震结构的振动控制性能。保证子结构边界实时协调是实时混合试验成功的关键,这就需要作动器精确复现试验子结构的期望位移。然而,作动器加载时滞的存在会导致试验误差,甚至会影响试验稳定性。在磁流变阻尼器的实时混合试验系统中,磁流变阻尼器的强非线性会导致加载系统时滞波动,适用于定时滞系统的常规时滞补偿方法的补偿效果往往不够理想,自适应时滞补偿方法可以实现高品质时滞补偿,对提高试验加载精度及抗震性能评估具有重要意义。本文针对实时混合试验中的变时滞补偿问题展开了研究,主要工作及结论如下:(1)为了提高基于模型参数识别的自适应时滞补偿方法的适用性,提出了如下改进措施,在补偿器中使用期望位移代替了试件的实测位移,提高了方法的鲁棒性;使用加窗最小二乘法完成参数估计,简化了试验流程,试验启动更加平稳。开展了基于改进方法的磁流变阻尼器实时混合试验的数值模拟和真实试验,分析表明改进方法的时滞补偿效果优于基于多项式位移预测的时滞补偿方法。(2)提出了基于PI反馈修正和MCS反馈修正的两种自适应时滞补偿方法,并开展了扫频及正弦位移工况、指定期望位移工况和实时混合试验的数值模拟。大量数值模拟结果表明,引入反馈修正后,常规方法和自适应前馈时滞补偿方法均能够获得更小的均方根误差、最大位移误差和误差标准差,且基于反馈修正的自适应方法的时滞补偿效果明显优于常规方法;相比MCS反馈修正方法,整定后的PI反馈修正方法适用多种加载工况,鲁棒性好。(3)总结了外环反馈参数的经验整定方法,开展了以三层钢框架为数值子结构,磁流变阻尼器为试验子结构的实时混合试验,验证了本文提出的基于反馈修正的自适应时滞补偿方法的可行性与补偿效果。大量试验结果表明,外环PI反馈方法的参数易整定,时滞补偿效果最好,能够提升磁流变阻尼器实时混合试验的精度。
【图文】：

时滞补偿,实时混合,试验原理,自适应

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文应前馈时滞补偿方法控制[65]是一种应用相对广泛的自适应控制方法：通过被控线进行系统辨识，直接或间接地得到补偿器参数，从而适用情况，控制性能良好[66]。本小节主要阐述文献[58]提出的自原理见图 2-1，并为了使该方法能够应用于小控制步长的磁验中，针对性地给出了改进措施。

结构示意图

等之间并无严格的对应关系，是一种宏观上的系统的微观参数相异。在实际试验中，考虑到噪声等因素于零，一种从数值计算方面考虑的改进方式是通过的方式，也即使用系统在大时间步长内的平均参数是当矩阵TΦ Φ可逆性较差时，不进行参数更新。说明自适应前馈时滞补偿方法的有效性，并对预试开展真实试验提供指导。选取图 2-2 所示的单自由子结构质量取 10000kg，无阻尼自振周期 1s，阻尼刚度为 394.784kN/m，，试验子结构为磁流变阻尼器40)地震波，峰值加速度调整为 342gal。数值子结构 1/1024s，该积分步长可保证作动器指令位移更加的运动速度和加速度。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU317

【参考文献】