本文選題：實時混合試驗 + 動力子結(jié)構(gòu)試驗��； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2013年博士論文

【摘要】：由于地震作用和工程結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，，結(jié)構(gòu)抗震試驗方法的研究顯得尤為重要。而近年來一些新興的結(jié)構(gòu)抗震裝置很難用傳統(tǒng)的抗震試驗方法來檢驗其抗震性能。實時混合試驗方法具有能進(jìn)行大比例尺甚至足尺試驗和實時試驗的優(yōu)良特性，它能夠克服傳統(tǒng)抗震試驗方法的局限性。實時混合試驗方法將結(jié)構(gòu)分為數(shù)值子結(jié)構(gòu)和實驗子結(jié)構(gòu)，通過傳遞系統(tǒng)（作動器或振動臺）來實現(xiàn)實驗子結(jié)構(gòu)和數(shù)值子結(jié)構(gòu)之間的邊界條件的協(xié)調(diào)。傳遞系統(tǒng)的動力特性會影響整個實時混合試驗系統(tǒng)的穩(wěn)定和精度，因此，用控制方法消除傳遞系統(tǒng)動力特性的影響有十分重要的意義。 本文研究了實時混合試驗中的控制方法，主要的研究內(nèi)容如下： 1、對于非線性結(jié)構(gòu)實時混合試驗的等效力控制方法，本文采用滑動模態(tài)控制器代替PID控制器作為等效力控制方法的外部控制器。針對實時混合試驗，研究了滑動模態(tài)控制器的設(shè)計方法，進(jìn)行了線性和非線性試件的數(shù)值仿真和實時混合試驗。仿真及試驗結(jié)果驗證了本文方法的良好控制效果。 2、針對非匹配不確定性設(shè)計滑動模態(tài)控制器作為等效力控制方法的外部控制器，討論了關(guān)鍵參數(shù)對等效力控制性能的影響，分析了采用這種滑動模態(tài)控制器的等效力控制方法的穩(wěn)定性。數(shù)值仿真結(jié)果表明滑動模態(tài)控制對非線性試件是有較好的控制效果。 3、針對等效力控制方法的時滯采用了自適應(yīng)預(yù)測補(bǔ)償算法來補(bǔ)償，分析了自適應(yīng)參數(shù)對時滯補(bǔ)償效果的影響。線彈性試件的數(shù)值仿真和試驗表明這種方法比單純的等效力控制方法穩(wěn)定性更好，非線性試件的實時混合試驗結(jié)果表明這種方法比固定時滯補(bǔ)償能得到更好的補(bǔ)償效果。 4、針對實時混合試驗速度、加速度控制的問題，提出了基于顯式積分算法的等效力控制方法。磁流變阻尼器試件的實時混合試驗證明了基于Newmark顯式方法的等效力控制方法的可行性，純慣性試件的實時混合仿真驗證了基于L穩(wěn)定實時協(xié)調(diào)顯式算法的等效力控制方法的可行性。 5、對動力子結(jié)構(gòu)試驗中的加速度控制方法進(jìn)行了研究，將前置濾波結(jié)合后置濾波來控制動力子結(jié)構(gòu)試驗中加速度響應(yīng)高頻振蕩，采用壓差反饋控制來削弱臺面加速度響應(yīng)噪聲。純慣性試件的振動臺混合試驗驗證了試驗平臺的性能，圓柱形調(diào)諧液體阻尼器(CTLD)的振動臺混合試驗驗證了CTLD能夠較好地控制結(jié)構(gòu)在地震中的加速度響應(yīng)。
[Abstract]:Because of the earthquake action and the complexity of engineering structure, it is very important to study the seismic test method of structure. In recent years, some new structures are difficult to test their seismic performance with traditional seismic test methods. The real-time mixed test method has the advantages of large scale and even full scale test and real time test. It can overcome the limitation of the traditional seismic test method. The real-time hybrid test method divides the structure into numerical substructure and experimental substructure, and coordinates the boundary conditions between the experimental substructure and the numerical substructure by means of a transfer system (actuator or vibration table). The dynamic characteristics of the transmission system will affect the stability and accuracy of the whole real-time hybrid test system, so it is very important to eliminate the influence of the dynamic characteristics of the transmission system by using the control method. In this paper, the control method in the real-time mixed test is studied. The main contents are as follows: 1. In this paper, the sliding mode controller is used to replace the PID controller as the external controller of the equal force control method. The design method of sliding mode controller is studied for real time mixing test. Numerical simulation and real time mixing test of linear and nonlinear samples are carried out. The simulation and experimental results show that the proposed method has good control effect. 2. For the mismatched uncertainty, sliding mode controller is designed as the external controller of equal force control method, and the influence of key parameters on the performance of equal force control is discussed. The stability of the equal-force control method using the sliding mode controller is analyzed. The numerical simulation results show that the sliding mode control has a better control effect on the nonlinear specimen. 3. The adaptive predictive compensation algorithm is used to compensate the delay of the equal-force control method, and the effect of adaptive parameters on the time-delay compensation is analyzed. Numerical simulations and experiments on linear elastic specimens show that the proposed method is more stable than the simple equal-force control method. The results of real-time mixed test of nonlinear specimens show that the proposed method is more effective than the fixed time-delay compensation. 4. Aiming at the problem of speed and acceleration control in real time mixed test, an equal force control method based on explicit integral algorithm is proposed. The real time mixing test of the magneto-rheological damper specimen proves the feasibility of the equal-force control method based on Newmark explicit method. The real time hybrid simulation of pure inertial specimen verifies the feasibility of the equal force control method based on L stable real time coordination explicit algorithm. 5. The acceleration control method in the dynamic substructure test is studied. The front filter is combined with the post filter to control the high frequency oscillation of the acceleration response in the dynamic substructure test, and the pressure difference feedback control is used to reduce the noise of the acceleration response of the table. The performance of the test platform is verified by the shaking table mixing test of pure inertial specimen, and the vibration table mixing test of the cylindrical tuned liquid damper (CTLD) proves that CTLD can control the acceleration response of the structure in the earthquake.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TU317

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本文編號：1985916