地震模拟振动台控制的关键技术研究

发布时间：2020-06-27 12:56

【摘要】：地震模拟振动台是一种主要应用于结构抗震试验的关键设备,利用该设备可以模拟地震环境,从而检验结构的抗震性能。研制能满足地震模拟试验要求的地震模拟振动台,对推动我国的结构抗震研究工作和防震减灾事业的发展具有重要的意义。其中,对地震模拟振动台控制系统的研究是一个重要的研究课题。地震模拟试验要求振动台系统具有一定的工作频宽,并能达到一定的地震波复现精度。为满足上述要求,地震模拟振动台控制系统一般包括伺服控制系统和振动控制系统。本文对地震模拟振动台控制的关键技术做了深入研究,具体包括了以下工作:1、地震模拟振动台三参量控制策略。对于伺服控制系统,本文研究采用了三参量控制策略,研究了三参量控制对于系统特性的校正作用。本文对三参量控制中的三参量信号发生器的功能实现做了研究和分析,提出了基于时域积分和基于频域积分的三参量信号发生器,提高了积分精度和三参量控制效果。2、地震模拟振动台系统辨识。对伺服控制系统进行准确的系统辨识,是振动控制系统功能实现的基础。本文采用非参数频响函数估计方法实现对伺服控制系统加速度闭环传递函数的辨识,并特别设计了一种基于正弦扫频的加速度激励信号,用以对振动台做系统辨识,确保满足试验设备参数要求,避免试验设备的损坏。3、地震模拟振动台迭代学习控制。在对伺服控制系统的辨识的基础上,基于开环学习方式,提出了地震模拟振动台迭代学习控制算法和控制流程。针对地震模拟振动台试验中实际存在的控制系统的滞后问题,提出了基于时滞估计的迭代学习控制算法,论证了算法的收敛性,并提出了相应的算法流程。4、地震模拟振动台调试。构建单自由度地震模拟振动台实验平台,对控制算法进行了实验调试和功能验证。实验结果表明:(1)采用本文提出的改进的三参量信号发生器相较于采用传统的三参量信号发生器,控制精度更高;(2)采用三参量控制策略后伺服控制系统的工作频宽达到了要求;(3)本文提出的基于时滞估计的迭代学习控制算法,可以在控制系统存在滞后的实际情况下使算法收敛,并通过多次的迭代控制实验实现了高精度的地震波形复现。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P315.8;TP273;TU317
【图文】：

开始了三向六自由度地震模似搌动台的研制工作，并由日立公司和三菱公司分逡逑别研制成功Ｗ。２００５年日本科学技术厅和国立防灾科学技术研究所建成了目前逡逑世界上最大的地震模拟振动台，如图１．１所示，其台面尺寸达到１５ｍｘ２０ｍ，可逡逑以载重１２００ｔｌｌ２】。由于日本对地震模拟振动台的研究和应用起步很早，目前日逡逑本国内拥有的地震模拟振动台的数量相当可观。逡逑图１．１日本Ｅ－ｄｅｆｅｎｓｅ地震模拟振动台逡逑除了日本以外，美国、英国和德国等r畯止�家都很早地开始了地震模拟振逡逑动台的研制工作。美国在这一领域最著名的制造商为ＭＴＳ公司，该公司最早逡逑于１９６８年建成了单自由度地震模拟振动台，此后于１９７１年研制成功了世界首逡逑台双水平向地震模拟振动台，从而为该公司在这一领域的领先地位打下了坚实逡逑的基础。此后，ＭＴＳ公司在地震模拟振动台的研制领域取得了快速的发展，在逡逑２逡�

本文编号：2731844