作动器-振动台实时混合试验方法数值研究
发布时间：2020-12-27 15:05
振动台实时混合试验是克服全结构振动台试验缺点的有效方法。该方法将结构划分为试件和数值子结构,根据需要,对试件采用作动器和振动台进行物理加载,对数值子结构进行数值计算,充分融合了数值模拟快捷高效和物理试验准确可靠的优点,具有突出优势与广阔应用前景。在以下部结构为试件开展振动台实时混合试验时,现有方法需采用力控制模式的作动器实现试验子结构与数值子结构边界处的力平衡条件,而动态力加载控制存在自然速度反馈现象,即与试件频率对应的力分量难以施加。边界条件高精度复现,是混合试验数据准确、可靠的保障,也是实时混合试验的挑战。为了更好地完成以下部结构为试件的作动器-振动台实时混合试验,本文从控制策略和试验方法的角度提出种新型动态力加载策略以及一种新型作动器-振动台实时混合试验方法并对时滞影响进行研究。主要研究内容及结论如下:（1）针对以下部结构为试件的作动器-振动台实时混合试验,从自然速度反馈现象出发,提出了一种基于线性速度反馈补偿和最小控制合成算法的动态力加载策略,阐述了基于梯度下降方法在线辨识线性反馈补偿增益的原理。开展了无补偿/线性/非线性/MCS/所提出方法五种补偿方法有效力加载数值模拟,以及...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MCS控制算法原理图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文10图2-2非线性作动器内环加载框图在图2-2中，试件由弹簧-质量-阻尼系统表示。首先，力目标信号经数模转换被转换成电流，其次，将实际力与目标力进行比较并计算误差e，根据控制算法利用误差对控制信号进行控制得到控制器输出——即阀命令v，然后发送到伺服阀，阀命令驱动伺服阀的马达，打开阀芯。当阀芯移动时，高压油流入和流出作动器的腔室，两个腔室之间的压力差乘以相应的面积，就是作动器对试件施加的力。这种力量驱使试件移动和变形。当试件移动时，连接在试件上的活塞以相同的速度移动，活塞的运动驱动油从一个腔室流出，并在另一个腔室留下一些空间，高压油必须流入这个腔室才能占据这个空间，因此，油流的一部分产生压力差，然后产生力，另一部分驱动运动，后者与活塞和试件的速度有关。这种现象被称为控制-结构-相互作用或自然速度反馈现象。NVF是指试件的自振频率为加载系统的一个零点，零点意味着这个频率的传递函数的大小是零，也就是说，这个频率的所需力的力分量不能施加到试件上。可以这样理解：这个频率是系统的共振频率，假设这个力成功地施加到试件上，那么位移和速度响应幅值增加，并且需要更多的流动来占据活塞运动留下的空间。然而，控制器的输出信号往往是有限的，会在某一时刻达到限值。因此，两个腔产生的有效压力和实际施加的力量是相对力目标是较小的。图2-3自然速度反馈补偿原理然而，为了获得准确的结构响应，必须将共振频率的力分量有效地施加到试件上以进行信号传输以及作动器-振动台实时混合试验模拟。为了解决这一问题，提出了速度反馈补偿方法[28]。图2-3为包含自然速度反馈补偿的原理图，Gvc为
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文10图2-2非线性作动器内环加载框图在图2-2中，试件由弹簧-质量-阻尼系统表示。首先，力目标信号经数模转换被转换成电流，其次，将实际力与目标力进行比较并计算误差e，根据控制算法利用误差对控制信号进行控制得到控制器输出——即阀命令v，然后发送到伺服阀，阀命令驱动伺服阀的马达，打开阀芯。当阀芯移动时，高压油流入和流出作动器的腔室，两个腔室之间的压力差乘以相应的面积，就是作动器对试件施加的力。这种力量驱使试件移动和变形。当试件移动时，连接在试件上的活塞以相同的速度移动，活塞的运动驱动油从一个腔室流出，并在另一个腔室留下一些空间，高压油必须流入这个腔室才能占据这个空间，因此，油流的一部分产生压力差，然后产生力，另一部分驱动运动，后者与活塞和试件的速度有关。这种现象被称为控制-结构-相互作用或自然速度反馈现象。NVF是指试件的自振频率为加载系统的一个零点，零点意味着这个频率的传递函数的大小是零，也就是说，这个频率的所需力的力分量不能施加到试件上。可以这样理解：这个频率是系统的共振频率，假设这个力成功地施加到试件上，那么位移和速度响应幅值增加，并且需要更多的流动来占据活塞运动留下的空间。然而，控制器的输出信号往往是有限的，会在某一时刻达到限值。因此，两个腔产生的有效压力和实际施加的力量是相对力目标是较小的。图2-3自然速度反馈补偿原理然而，为了获得准确的结构响应，必须将共振频率的力分量有效地施加到试件上以进行信号传输以及作动器-振动台实时混合试验模拟。为了解决这一问题，提出了速度反馈补偿方法[28]。图2-3为包含自然速度反馈补偿的原理图，Gvc为
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于等效力控制方法TLD减振结构振动台子结构试验[J]. 许国山,郑震云,杨凯博,谭晓晶,吴斌. 地震工程与工程振动. 2015(05)
[2]地震模拟振动台技术在中国的发展[J]. 高春华,纪金豹,闫维明,李娜. 土木工程学报. 2014(08)
[3]地震模拟振动台台阵控制技术的研究与发展[J]. 纪金豹,李芳芳,李振宝,孙丽娟. 结构工程师. 2012(06)
[4]动力实时子结构试验中心差分法的稳定性[J]. 邓利霞,吴斌,杨现东. 中国测试. 2012(03)
[5]拟动力试验方法的发展与展望[J]. 倪志伟,纪金豹,杜阳阳. 灾害学. 2010(S1)
[6]地震模拟振动台三参量控制算法超调修正[J]. 李振宝,唐贞云,纪金豹. 振动与冲击. 2010(10)
[7]TLD振动台子结构试验的数值仿真分析[J]. 周惠蒙,吴斌. 震灾防御技术. 2010(01)
[8]基于最小二乘法的时滞实时在线估计方法[J]. 王贞,吴斌. 振动工程学报. 2009(06)
[9]实时子结构实验的滑动模态控制[J]. 王向英,吴斌,王倩颖. 工程力学. 2007(06)
[10]考虑作动器时滞及其补偿的实时子结构实验稳定性分析[J]. 王倩颖,吴斌,欧进萍. 工程力学. 2007(02)
博士论文
[1]实时子结构试验方法及其应用[D]. 王倩颖.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]改进的实时混合试验自适应时滞补偿方法[D]. 王纯鹏.哈尔滨工业大学 2018
[2]三参量控制振动台子结构试验方法及TLD减振效果研究[D]. 暴印铜.哈尔滨工业大学 2016
[3]基于自适应控制的实时子结构试验等效力控制方法[D]. 岳龙.西南石油大学 2015
[4]TLD减振控制结构振动台子结构试验研究[D]. 杨凯博.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：2941960
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MCS控制算法原理图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文10图2-2非线性作动器内环加载框图在图2-2中，试件由弹簧-质量-阻尼系统表示。首先，力目标信号经数模转换被转换成电流，其次，将实际力与目标力进行比较并计算误差e，根据控制算法利用误差对控制信号进行控制得到控制器输出——即阀命令v，然后发送到伺服阀，阀命令驱动伺服阀的马达，打开阀芯。当阀芯移动时，高压油流入和流出作动器的腔室，两个腔室之间的压力差乘以相应的面积，就是作动器对试件施加的力。这种力量驱使试件移动和变形。当试件移动时，连接在试件上的活塞以相同的速度移动，活塞的运动驱动油从一个腔室流出，并在另一个腔室留下一些空间，高压油必须流入这个腔室才能占据这个空间，因此，油流的一部分产生压力差，然后产生力，另一部分驱动运动，后者与活塞和试件的速度有关。这种现象被称为控制-结构-相互作用或自然速度反馈现象。NVF是指试件的自振频率为加载系统的一个零点，零点意味着这个频率的传递函数的大小是零，也就是说，这个频率的所需力的力分量不能施加到试件上。可以这样理解：这个频率是系统的共振频率，假设这个力成功地施加到试件上，那么位移和速度响应幅值增加，并且需要更多的流动来占据活塞运动留下的空间。然而，控制器的输出信号往往是有限的，会在某一时刻达到限值。因此，两个腔产生的有效压力和实际施加的力量是相对力目标是较小的。图2-3自然速度反馈补偿原理然而，为了获得准确的结构响应，必须将共振频率的力分量有效地施加到试件上以进行信号传输以及作动器-振动台实时混合试验模拟。为了解决这一问题，提出了速度反馈补偿方法[28]。图2-3为包含自然速度反馈补偿的原理图，Gvc为
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文10图2-2非线性作动器内环加载框图在图2-2中，试件由弹簧-质量-阻尼系统表示。首先，力目标信号经数模转换被转换成电流，其次，将实际力与目标力进行比较并计算误差e，根据控制算法利用误差对控制信号进行控制得到控制器输出——即阀命令v，然后发送到伺服阀，阀命令驱动伺服阀的马达，打开阀芯。当阀芯移动时，高压油流入和流出作动器的腔室，两个腔室之间的压力差乘以相应的面积，就是作动器对试件施加的力。这种力量驱使试件移动和变形。当试件移动时，连接在试件上的活塞以相同的速度移动，活塞的运动驱动油从一个腔室流出，并在另一个腔室留下一些空间，高压油必须流入这个腔室才能占据这个空间，因此，油流的一部分产生压力差，然后产生力，另一部分驱动运动，后者与活塞和试件的速度有关。这种现象被称为控制-结构-相互作用或自然速度反馈现象。NVF是指试件的自振频率为加载系统的一个零点，零点意味着这个频率的传递函数的大小是零，也就是说，这个频率的所需力的力分量不能施加到试件上。可以这样理解：这个频率是系统的共振频率，假设这个力成功地施加到试件上，那么位移和速度响应幅值增加，并且需要更多的流动来占据活塞运动留下的空间。然而，控制器的输出信号往往是有限的，会在某一时刻达到限值。因此，两个腔产生的有效压力和实际施加的力量是相对力目标是较小的。图2-3自然速度反馈补偿原理然而，为了获得准确的结构响应，必须将共振频率的力分量有效地施加到试件上以进行信号传输以及作动器-振动台实时混合试验模拟。为了解决这一问题，提出了速度反馈补偿方法[28]。图2-3为包含自然速度反馈补偿的原理图，Gvc为
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于等效力控制方法TLD减振结构振动台子结构试验[J]. 许国山,郑震云,杨凯博,谭晓晶,吴斌. 地震工程与工程振动. 2015(05)
[2]地震模拟振动台技术在中国的发展[J]. 高春华,纪金豹,闫维明,李娜. 土木工程学报. 2014(08)
[3]地震模拟振动台台阵控制技术的研究与发展[J]. 纪金豹,李芳芳,李振宝,孙丽娟. 结构工程师. 2012(06)
[4]动力实时子结构试验中心差分法的稳定性[J]. 邓利霞,吴斌,杨现东. 中国测试. 2012(03)
[5]拟动力试验方法的发展与展望[J]. 倪志伟,纪金豹,杜阳阳. 灾害学. 2010(S1)
[6]地震模拟振动台三参量控制算法超调修正[J]. 李振宝,唐贞云,纪金豹. 振动与冲击. 2010(10)
[7]TLD振动台子结构试验的数值仿真分析[J]. 周惠蒙,吴斌. 震灾防御技术. 2010(01)
[8]基于最小二乘法的时滞实时在线估计方法[J]. 王贞,吴斌. 振动工程学报. 2009(06)
[9]实时子结构实验的滑动模态控制[J]. 王向英,吴斌,王倩颖. 工程力学. 2007(06)
[10]考虑作动器时滞及其补偿的实时子结构实验稳定性分析[J]. 王倩颖,吴斌,欧进萍. 工程力学. 2007(02)
博士论文
[1]实时子结构试验方法及其应用[D]. 王倩颖.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]改进的实时混合试验自适应时滞补偿方法[D]. 王纯鹏.哈尔滨工业大学 2018
[2]三参量控制振动台子结构试验方法及TLD减振效果研究[D]. 暴印铜.哈尔滨工业大学 2016
[3]基于自适应控制的实时子结构试验等效力控制方法[D]. 岳龙.西南石油大学 2015
[4]TLD减振控制结构振动台子结构试验研究[D]. 杨凯博.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：2941960
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