振動(dòng)臺(tái)實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)是克服全結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)缺點(diǎn)的有效方法。該方法將結(jié)構(gòu)劃分為試件和數(shù)值子結(jié)構(gòu),根據(jù)需要,對(duì)試件采用作動(dòng)器和振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行物理加載,對(duì)數(shù)值子結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,充分融合了數(shù)值模擬快捷高效和物理試驗(yàn)準(zhǔn)確可靠的優(yōu)點(diǎn),具有突出優(yōu)勢(shì)與廣闊應(yīng)用前景。在以下部結(jié)構(gòu)為試件開(kāi)展振動(dòng)臺(tái)實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)時(shí),現(xiàn)有方法需采用力控制模式的作動(dòng)器實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)子結(jié)構(gòu)與數(shù)值子結(jié)構(gòu)邊界處的力平衡條件,而動(dòng)態(tài)力加載控制存在自然速度反饋現(xiàn)象,即與試件頻率對(duì)應(yīng)的力分量難以施加。邊界條件高精度復(fù)現(xiàn),是混合試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠的保障,也是實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)的挑戰(zhàn)。為了更好地完成以下部結(jié)構(gòu)為試件的作動(dòng)器-振動(dòng)臺(tái)實(shí)時(shí)混合試驗(yàn),本文從控制策略和試驗(yàn)方法的角度提出種新型動(dòng)態(tài)力加載策略以及一種新型作動(dòng)器-振動(dòng)臺(tái)實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)方法并對(duì)時(shí)滯影響進(jìn)行研究。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:（1）針對(duì)以下部結(jié)構(gòu)為試件的作動(dòng)器-振動(dòng)臺(tái)實(shí)時(shí)混合試驗(yàn),從自然速度反饋現(xiàn)象出發(fā),提出了一種基于線性速度反饋補(bǔ)償和最小控制合成算法的動(dòng)態(tài)力加載策略,闡述了基于梯度下降方法在線辨識(shí)線性反饋補(bǔ)償增益的原理。開(kāi)展了無(wú)補(bǔ)償/線性/非線性/MCS/所提出方法五種補(bǔ)償方法有效力加載數(shù)值模擬,以及... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

MCS控制算法原理圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文10圖2-2非線性作動(dòng)器內(nèi)環(huán)加載框圖在圖2-2中，試件由彈簧-質(zhì)量-阻尼系統(tǒng)表示。首先，力目標(biāo)信號(hào)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換被轉(zhuǎn)換成電流，其次，將實(shí)際力與目標(biāo)力進(jìn)行比較并計(jì)算誤差e，根據(jù)控制算法利用誤差對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行控制得到控制器輸出——即閥命令v，然后發(fā)送到伺服閥，閥命令驅(qū)動(dòng)伺服閥的馬達(dá)，打開(kāi)閥芯。當(dāng)閥芯移動(dòng)時(shí)，高壓油流入和流出作動(dòng)器的腔室，兩個(gè)腔室之間的壓力差乘以相應(yīng)的面積，就是作動(dòng)器對(duì)試件施加的力。這種力量驅(qū)使試件移動(dòng)和變形。當(dāng)試件移動(dòng)時(shí)，連接在試件上的活塞以相同的速度移動(dòng)，活塞的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)油從一個(gè)腔室流出，并在另一個(gè)腔室留下一些空間，高壓油必須流入這個(gè)腔室才能占據(jù)這個(gè)空間，因此，油流的一部分產(chǎn)生壓力差，然后產(chǎn)生力，另一部分驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，后者與活塞和試件的速度有關(guān)。這種現(xiàn)象被稱為控制-結(jié)構(gòu)-相互作用或自然速度反饋現(xiàn)象。NVF是指試件的自振頻率為加載系統(tǒng)的一個(gè)零點(diǎn)，零點(diǎn)意味著這個(gè)頻率的傳遞函數(shù)的大小是零，也就是說(shuō)，這個(gè)頻率的所需力的力分量不能施加到試件上�？梢赃@樣理解：這個(gè)頻率是系統(tǒng)的共振頻率，假設(shè)這個(gè)力成功地施加到試件上，那么位移和速度響應(yīng)幅值增加，并且需要更多的流動(dòng)來(lái)占據(jù)活塞運(yùn)動(dòng)留下的空間。然而，控制器的輸出信號(hào)往往是有限的，會(huì)在某一時(shí)刻達(dá)到限值。因此，兩個(gè)腔產(chǎn)生的有效壓力和實(shí)際施加的力量是相對(duì)力目標(biāo)是較小的。圖2-3自然速度反饋補(bǔ)償原理然而，為了獲得準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，必須將共振頻率的力分量有效地施加到試件上以進(jìn)行信號(hào)傳輸以及作動(dòng)器-振動(dòng)臺(tái)實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)?zāi)M。為了解決這一問(wèn)題，提出了速度反饋補(bǔ)償方法[28]。圖2-3為包含自然速度反饋補(bǔ)償?shù)脑韴D，Gvc為

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文10圖2-2非線性作動(dòng)器內(nèi)環(huán)加載框圖在圖2-2中，試件由彈簧-質(zhì)量-阻尼系統(tǒng)表示。首先，力目標(biāo)信號(hào)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換被轉(zhuǎn)換成電流，其次，將實(shí)際力與目標(biāo)力進(jìn)行比較并計(jì)算誤差e，根據(jù)控制算法利用誤差對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行控制得到控制器輸出——即閥命令v，然后發(fā)送到伺服閥，閥命令驅(qū)動(dòng)伺服閥的馬達(dá)，打開(kāi)閥芯。當(dāng)閥芯移動(dòng)時(shí)，高壓油流入和流出作動(dòng)器的腔室，兩個(gè)腔室之間的壓力差乘以相應(yīng)的面積，就是作動(dòng)器對(duì)試件施加的力。這種力量驅(qū)使試件移動(dòng)和變形。當(dāng)試件移動(dòng)時(shí)，連接在試件上的活塞以相同的速度移動(dòng)，活塞的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)油從一個(gè)腔室流出，并在另一個(gè)腔室留下一些空間，高壓油必須流入這個(gè)腔室才能占據(jù)這個(gè)空間，因此，油流的一部分產(chǎn)生壓力差，然后產(chǎn)生力，另一部分驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，后者與活塞和試件的速度有關(guān)。這種現(xiàn)象被稱為控制-結(jié)構(gòu)-相互作用或自然速度反饋現(xiàn)象。NVF是指試件的自振頻率為加載系統(tǒng)的一個(gè)零點(diǎn)，零點(diǎn)意味著這個(gè)頻率的傳遞函數(shù)的大小是零，也就是說(shuō)，這個(gè)頻率的所需力的力分量不能施加到試件上�？梢赃@樣理解：這個(gè)頻率是系統(tǒng)的共振頻率，假設(shè)這個(gè)力成功地施加到試件上，那么位移和速度響應(yīng)幅值增加，并且需要更多的流動(dòng)來(lái)占據(jù)活塞運(yùn)動(dòng)留下的空間。然而，控制器的輸出信號(hào)往往是有限的，會(huì)在某一時(shí)刻達(dá)到限值。因此，兩個(gè)腔產(chǎn)生的有效壓力和實(shí)際施加的力量是相對(duì)力目標(biāo)是較小的。圖2-3自然速度反饋補(bǔ)償原理然而，為了獲得準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，必須將共振頻率的力分量有效地施加到試件上以進(jìn)行信號(hào)傳輸以及作動(dòng)器-振動(dòng)臺(tái)實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)?zāi)M。為了解決這一問(wèn)題，提出了速度反饋補(bǔ)償方法[28]。圖2-3為包含自然速度反饋補(bǔ)償?shù)脑韴D，Gvc為

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于等效力控制方法TLD減振結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)子結(jié)構(gòu)試驗(yàn)[J]. 許國(guó)山,鄭震云,楊凱博,譚曉晶,吳斌.  地震工程與工程振動(dòng). 2015(05)
[2]地震模擬振動(dòng)臺(tái)技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展[J]. 高春華,紀(jì)金豹,閆維明,李娜.  土木工程學(xué)報(bào). 2014(08)
[3]地震模擬振動(dòng)臺(tái)臺(tái)陣控制技術(shù)的研究與發(fā)展[J]. 紀(jì)金豹,李芳芳,李振寶,孫麗娟.  結(jié)構(gòu)工程師. 2012(06)
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[10]考慮作動(dòng)器時(shí)滯及其補(bǔ)償?shù)膶?shí)時(shí)子結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定性分析[J]. 王倩穎,吳斌,歐進(jìn)萍.  工程力學(xué). 2007(02)

博士論文
[1]實(shí)時(shí)子結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法及其應(yīng)用[D]. 王倩穎.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007

碩士論文
[1]改進(jìn)的實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)自適應(yīng)時(shí)滯補(bǔ)償方法[D]. 王純鵬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]三參量控制振動(dòng)臺(tái)子結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法及TLD減振效果研究[D]. 暴印銅.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[3]基于自適應(yīng)控制的實(shí)時(shí)子結(jié)構(gòu)試驗(yàn)等效力控制方法[D]. 岳龍.西南石油大學(xué) 2015
[4]TLD減振控制結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)子結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究[D]. 楊凱博.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014



本文編號(hào)：2941960