基于迭代学习控制的地震模拟振动台算法研究及软件设计
发布时间：2022-02-21 21:48
地震模拟振动台是结构抗震领域一种主要的实验设备。实验人员将建筑物经过“缩尺模型”后放置到振动台面上,施加地震波形式的振动,可以在短时间内了解地震的破坏机理和建筑物的薄弱环节。目前国内在该领域技术沉淀不足,大部分科研院所的设备主要依赖进口或者改造。对地震模拟振动台控制方法和控制软件进行深入研究,有助于打破发达国家的技术垄断,推动我国防震减灾事业的发展,减小地震带来的损失。地震模拟试验的总体目标是实现地震波在时域上的高精度复现。针对地震模拟振动台的控制算法和软件设计,本文的主要工作如下:1.在综合分析地震模拟振动台这一个非线性、大滞后、强耦合的系统及常用伺服控制方法的基础上,针对硬件积分或者时域积分带来的“基线漂移”和“累积误差”等问题,提出一种加速度波形积分算法,用于地震波三参量参考信号的生成,复现真实物理环境。2.对离线迭代学习控制算法的原理、收敛性和鲁棒性均进行了透彻的剖析,重点研究算法的工程化实施方案。最后针对迭代过程收敛较慢,提出一种基于时滞估计的在线反馈迭代学习控制策略,从理论上证明该算法具有更优的收敛性和鲁棒性。3.编写界面友好、功能完善的地震模拟振动台控制软件,集成采集、滤...
【文章来源】：浙江大学浙江省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1. 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外地震模拟振动台发展概况
1.2.2 国内地震模拟振动台发展概况
1.2.3 地震模拟振动台系统控制方法发展概况
1.2.4 地震模拟振动台软件技术研究现状
1.3 本文主要研究内容及章节安排
2. 地震模拟振动台伺服系统研究
2.1 振动台系统概览
2.1.1 地震模拟振动台结构
2.1.2 系统特性分析
2.1.3 时域波形复现精度评价指标
2.2 伺服控制策略
2.2.1. PID控制算法
2.2.2. 三参量控制算法
2.3 地震波加速度波形积分算法
2.3.1. 基线校准
2.3.2. 频域积分
2.3.3. 拉格朗日四点插值
2.3.4. 仿真研究
2.4 本章小结
3. 迭代学习控制算法研究
3.1 引言
3.2 迭代学习控制基础理论
3.2.1 迭代学习控制基本思想
3.2.2 开闭环迭代学习控制策略
3.2.3 迭代学习律
3.3 系统辨识算法
3.3.1 H1估计法
3.3.2 基于Welch法功率谱计算
3.3.3 辨识模型评估
3.4 地震模拟振动台迭代学习控制算法
3.4.1 离线迭代学习算法基本原理
3.4.2 离线迭代学习控制算法性能分析
3.5 地震模拟振动台迭代学习控制算法具体实施流程
3.5.1 系统辨识过程
3.5.2 迭代试验过程
3.6 基于时滞估计的在线反馈迭代学习控制算法
3.7 仿真研究
3.8 本章小结
4. 地震模拟振动台控制软件总体设计
4.1 软件平台总体架构
4.1.1 平台开发环境
4.1.2 软件运行环境
4.2 Qt与Matlab接口技术
4.3 地震模拟振动台控制软件需求分析
4.4 地震模拟振动台软件总体规划
4.5 本章小结
5. 软件各模块具体实现
5.1 主控单元
5.2 数据采集与通信模块
5.3 人机交互模块
5.3.1 软件主界面
5.3.2 参数设置
5.4 伺服控制器模块
5.5 迭代控制器模块
5.6 数据处理与分析
5.6.1 加速度波形积分模块
5.6.2 信号发生器
5.7 数据存储与日志
5.8 本章小结
6. 地震模拟平台实验测试
6.1 引言
6.2 振动试验平台
6.3 正弦定频试验
6.4 地震波迭代控制试验
6.5 本章小结
7. 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间主要研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国地震工程领域首个大型科学装置落户天津[J]. 柳建乔. 大地测量与地球动力学. 2018(11)
[2]电动振动台建模和速度估计的实验研究[J]. 邹焱飚,王研博,张献伟. 机械设计与制造. 2018(05)
[3]地震模拟振动台三参量控制技术研究[J]. 栾强利,陈章位,徐进荣,贺惠农. 振动与冲击. 2014(08)
[4]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)
[5]世界首创50吨电动振动试验系统在苏州东菱研制成功[J]. 内燃机与配件. 2012(12)
[6]地震模拟振动台控制技术及软件研究[J]. 邱法维,沙锋强,王刚,黄兴宏,张虹基. 液压与气动. 2011(06)
[7]强震动加速度记录基线校正问题探讨[J]. 郑水明,周宝峰,温瑞智,王岚. 大地测量与地球动力学. 2010(03)
[8]建筑结构抗震研究若干基本问题概述及讨论[J]. 孙景江. 震灾防御技术. 2006(02)
博士论文
[1]冗余驱动电液振动台阵系统时域波形复现控制策略研究[D]. 张连朋.哈尔滨工业大学 2017
[2]三维六自由度地震模拟振动台系统控制技术研究与应用[D]. 李彬彬.西安建筑科技大学 2017
[3]液压离心地震模拟振动台模型的建立及其控制策略研究[D]. 罗中宝.哈尔滨工业大学 2015
[4]地震模拟振动台的时域复现控制策略研究[D]. 田磐.浙江大学 2015
[5]液压振动试验控制系统关键技术研究[D]. 栾强利.浙江大学 2015
[6]基于DSP的液压振动台功率谱复现研究[D]. 张兵.哈尔滨工业大学 2013
[7]地震模拟振动台控制方法及动态特性的研究[D]. 崔伟清.河北工业大学 2012
[8]液压振动台振动环境模拟的控制技术研究[D]. 杨志东.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]地震模拟振动台控制的关键技术研究[D]. 孔杰.浙江大学 2019
[2]基于定量反馈理论和自适应控制的电液伺服试验机波形复现研究[D]. 高琳焜.浙江大学 2019
[3]基于Qt的轨道车显示屏软件设计及实现[D]. 夏梦迎.大连理工大学 2018
[4]电液伺服振动台加速度谐波抑制[D]. 何尧.哈尔滨工业大学 2018
[5]基于运动学模型的机械臂迭代学习控制[D]. 林清钊.浙江大学 2017
[6]六自由度振动台系统地震模拟控制技术及算法研究[D]. 王国春.天津工业大学 2017
[7]大型地震模拟振动台基础设计关键问题研究[D]. 李朝静.东南大学 2016
[8]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
[9]基于最小控制合成算法的电液伺服振动台控制研究[D]. 肖蕊.哈尔滨工程大学 2016
[10]加速度测试积分位移算法及其应用研究[D]. 周英杰.重庆大学 2013
本文编号：3638096
【文章来源】：浙江大学浙江省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1. 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外地震模拟振动台发展概况
1.2.2 国内地震模拟振动台发展概况
1.2.3 地震模拟振动台系统控制方法发展概况
1.2.4 地震模拟振动台软件技术研究现状
1.3 本文主要研究内容及章节安排
2. 地震模拟振动台伺服系统研究
2.1 振动台系统概览
2.1.1 地震模拟振动台结构
2.1.2 系统特性分析
2.1.3 时域波形复现精度评价指标
2.2 伺服控制策略
2.2.1. PID控制算法
2.2.2. 三参量控制算法
2.3 地震波加速度波形积分算法
2.3.1. 基线校准
2.3.2. 频域积分
2.3.3. 拉格朗日四点插值
2.3.4. 仿真研究
2.4 本章小结
3. 迭代学习控制算法研究
3.1 引言
3.2 迭代学习控制基础理论
3.2.1 迭代学习控制基本思想
3.2.2 开闭环迭代学习控制策略
3.2.3 迭代学习律
3.3 系统辨识算法
3.3.1 H1估计法
3.3.2 基于Welch法功率谱计算
3.3.3 辨识模型评估
3.4 地震模拟振动台迭代学习控制算法
3.4.1 离线迭代学习算法基本原理
3.4.2 离线迭代学习控制算法性能分析
3.5 地震模拟振动台迭代学习控制算法具体实施流程
3.5.1 系统辨识过程
3.5.2 迭代试验过程
3.6 基于时滞估计的在线反馈迭代学习控制算法
3.7 仿真研究
3.8 本章小结
4. 地震模拟振动台控制软件总体设计
4.1 软件平台总体架构
4.1.1 平台开发环境
4.1.2 软件运行环境
4.2 Qt与Matlab接口技术
4.3 地震模拟振动台控制软件需求分析
4.4 地震模拟振动台软件总体规划
4.5 本章小结
5. 软件各模块具体实现
5.1 主控单元
5.2 数据采集与通信模块
5.3 人机交互模块
5.3.1 软件主界面
5.3.2 参数设置
5.4 伺服控制器模块
5.5 迭代控制器模块
5.6 数据处理与分析
5.6.1 加速度波形积分模块
5.6.2 信号发生器
5.7 数据存储与日志
5.8 本章小结
6. 地震模拟平台实验测试
6.1 引言
6.2 振动试验平台
6.3 正弦定频试验
6.4 地震波迭代控制试验
6.5 本章小结
7. 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间主要研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国地震工程领域首个大型科学装置落户天津[J]. 柳建乔. 大地测量与地球动力学. 2018(11)
[2]电动振动台建模和速度估计的实验研究[J]. 邹焱飚,王研博,张献伟. 机械设计与制造. 2018(05)
[3]地震模拟振动台三参量控制技术研究[J]. 栾强利,陈章位,徐进荣,贺惠农. 振动与冲击. 2014(08)
[4]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)
[5]世界首创50吨电动振动试验系统在苏州东菱研制成功[J]. 内燃机与配件. 2012(12)
[6]地震模拟振动台控制技术及软件研究[J]. 邱法维,沙锋强,王刚,黄兴宏,张虹基. 液压与气动. 2011(06)
[7]强震动加速度记录基线校正问题探讨[J]. 郑水明,周宝峰,温瑞智,王岚. 大地测量与地球动力学. 2010(03)
[8]建筑结构抗震研究若干基本问题概述及讨论[J]. 孙景江. 震灾防御技术. 2006(02)
博士论文
[1]冗余驱动电液振动台阵系统时域波形复现控制策略研究[D]. 张连朋.哈尔滨工业大学 2017
[2]三维六自由度地震模拟振动台系统控制技术研究与应用[D]. 李彬彬.西安建筑科技大学 2017
[3]液压离心地震模拟振动台模型的建立及其控制策略研究[D]. 罗中宝.哈尔滨工业大学 2015
[4]地震模拟振动台的时域复现控制策略研究[D]. 田磐.浙江大学 2015
[5]液压振动试验控制系统关键技术研究[D]. 栾强利.浙江大学 2015
[6]基于DSP的液压振动台功率谱复现研究[D]. 张兵.哈尔滨工业大学 2013
[7]地震模拟振动台控制方法及动态特性的研究[D]. 崔伟清.河北工业大学 2012
[8]液压振动台振动环境模拟的控制技术研究[D]. 杨志东.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]地震模拟振动台控制的关键技术研究[D]. 孔杰.浙江大学 2019
[2]基于定量反馈理论和自适应控制的电液伺服试验机波形复现研究[D]. 高琳焜.浙江大学 2019
[3]基于Qt的轨道车显示屏软件设计及实现[D]. 夏梦迎.大连理工大学 2018
[4]电液伺服振动台加速度谐波抑制[D]. 何尧.哈尔滨工业大学 2018
[5]基于运动学模型的机械臂迭代学习控制[D]. 林清钊.浙江大学 2017
[6]六自由度振动台系统地震模拟控制技术及算法研究[D]. 王国春.天津工业大学 2017
[7]大型地震模拟振动台基础设计关键问题研究[D]. 李朝静.东南大学 2016
[8]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
[9]基于最小控制合成算法的电液伺服振动台控制研究[D]. 肖蕊.哈尔滨工程大学 2016
[10]加速度测试积分位移算法及其应用研究[D]. 周英杰.重庆大学 2013
本文编号：3638096
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